原创 TI蓝牙BLE 协议栈代码学习——OSAL（上）

 TI的蓝牙4.0BLE协议栈为BLE-CC254x-1.4.0，即现在的版本是1.4版本的。可以从TI官方下载或从附件中下载安装，默认是安装在C盘中。因为上一篇博文提到进行空中固件升级，当时没有安装在C盘下，死活生成不了bin文件，改在C盘下生成了。所以，我个人建议，还是默认安装吧，也占不了多大空间。

TI蓝牙4.0BLE协议栈的结构如下图所示：

由控制器和主机两部分构成，分层的思想很明晰。

主机包括物理层PHY、数据链路层LL和主机控制器接口HCI构成。物理层PHY是1Mbps自适应跳频的GFSK射频，工作于免许可证的2.4G频段。数据链路层LL用于控制设备的射频状态，使设备工作于Standby（准备）、Advertising（广播）、Scanning（扫描）、Initiating（初始化）、Connected（连接）五种状态中的一种。主机控制器接口HCI为主机和控制器之前提供标准的通信接口。

主机包括逻辑链路控制及自适应协议层L2CAP、安全管理层SM、属性协议层ATT、通用访问配置文件层GAP、通用属性配置文件层GATT构成。逻辑链路控制及自适应协议层L2CAP为上层提供数据封装服务，允许逻辑上的点对点通信。安全管理层SM配对和密钥分发服务，实现安全连接和数据交换。属性协议层ATT允许设备向其他设备展示一块特定的数据，这块数据称之为“属性”。通用属性配置文件层GATT定义了使用ATT的服务框架和配置文件（profile），BLE中所有数据的通信都要通过GATT层。通用访问配置文件层GAP提供设备通信的接口，负责处理访问模式和程序，包括设备发现、建立连接、终止连接、初始化安全和设备配置等。对于我们来说，直接接触的是GAP和GATT两个层。

最早接触这个项目的时候，听说CC2540/2541是51内核的SOC，当时我心想，毛毛雨啦，51的东东还不简单。等真接手了才发现，头大了，TI的工程师把协议栈封装和规划得都很好，不能不佩服。

先分析协议栈的流程吧，这里以TI的KeyFobDemo为例，该工程位于C:\Texas Instruments\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\KeyFob中。先看下工程的架构。对于我们开发来说，App和Profile两个文件夹中的内容是最主要的。

先从main()函数入手，打开App文件夹下的KeyFob_Main.c，找到main()函数：

int main(void)

{

  /* Initialize hardware */

  HAL_BOARD_INIT();//初始化硬件

  // Initialize board I/O

  InitBoard( OB_COLD );//初始化板卡IO

  /* Initialze the HAL driver */

  HalDriverInit();//初始化HAL层驱动

  /* Initialize NV system */

  osal_snv_init();//初始化Flash

  /* Initialize LL */

  /* Initialize the operating system */

  osal_init_system();//初始化OSAL

  /* Enable interrupts */

  HAL_ENABLE_INTERRUPTS();//使能中断

  // Final board initialization

  InitBoard( OB_READY );//完成板卡初始化

  #if defined ( POWER_SAVING )

    osal_pwrmgr_device( PWRMGR_BATTERY );//开启低功耗模式

  #endif

  /* Start OSAL */

  osal_start_system(); // No Return from here //启动OSAL

  return 0;

}

////////////////

上述代码，我加入了简单的中文注释，会发现有个很重要的东西——OSAL，Operation System Abstraction Layer，操作系统抽象层。OSAL还不是操作系统，但是实现了OS的很多功能。从前面的代码中我们可以看到，跟OSAL相关的有两个函数osal_init_system()和osal_start_system()（osal_pwrmgr_device()暂时先不去理会）。我们依次来看看。

在IAR环境中，可以在代码中osal_init_system()上单击鼠标右键，打开“Go to definition of osal_init_system”，

osal_init_system()在OSAL.c中，下面就是该函数的代码：

uint8 osal_init_system( void )

{

  // Initialize the Memory Allocation System

  osal_mem_init();//初始化内存分配系统

  // Initialize the message queue

  osal_qHead = NULL;//初始化消息队列

  // Initialize the timers

  osalTimerInit();//初始化定时器

  // Initialize the Power Management System

  osal_pwrmgr_init();//初始化电源管理系统

  // Initialize the system tasks.

  osalInitTasks();//初始化系统任务

  // Setup efficient search for the first free block of heap.

  osal_mem_kick();

  return ( SUCCESS );

}

该函数是完成一系列的初始化，跟操作系统有关的，仿佛是osalInitTasks()，我们进到这个函数里面。osalInitTasks()在OSAL_KeyfobDemo.c中。

void osalInitTasks( void )

{

  uint8 taskID = 0;

  tasksEvents = (uint16 *)osal_mem_alloc( sizeof( uint16 ) * tasksCnt);

  osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt));

  /* LL Task */

  LL_Init( taskID++ );

  /* Hal Task */

  Hal_Init( taskID++ );

  /* HCI Task */

  HCI_Init( taskID++ );

#if defined ( OSAL_CBTIMER_NUM_TASKS )

  /* Callback Timer Tasks */

  osal_CbTimerInit( taskID );

  taskID += OSAL_CBTIMER_NUM_TASKS;

#endif

  /* L2CAP Task */

  L2CAP_Init( taskID++ );

  /* GAP Task */

  GAP_Init( taskID++ );

  /* GATT Task */

  GATT_Init( taskID++ );

  /* SM Task */

  SM_Init( taskID++ );

  /* Profiles */

  GAPRole_Init( taskID++ );

  GAPBondMgr_Init( taskID++ );

  GATTServApp_Init( taskID++ );

  /* Application */

  KeyFobApp_Init( taskID );

}

从每行代码，可以看到整个事件初始化的过程也是分层的。从链路层任务初始化（LL_Init）到硬件抽象层（Hal_Init）、主机控制器接口（HCI_Init）、逻辑链路控制及自适应协议层（L2CAP_Init）、GAP层（GAP_Init）、GATT层（GATT_Init）、安全管理层（SM_Init）。然后完成GAP层的配制（GAPRole_Init）、蓝牙绑定的管理初始化（GAPBondMgr_Init）及GATT层服务的初始化（GATTServApp_Init）。最后完成的是应用层的初始化（KeyFobApp_Init）。程序是一行一行地执行，各层的任务也是依次的完成初始化。