状态机——protothreads

状态机——Protothreads

宗旨：技术的学习是有限的，分享的精神是无限的。

一、prothreads的优缺点

优点：

    1. 以纯C语言实现，无硬件依靠性；因此不存在移植的困难。

    2. 极少的资源需求，每个Protothread仅需要2个额外的字节；

3. 支持阻塞操纵且没有栈的切换。

缺点：

    1. 函数中不具备可重入型，不能使用局部变量；

    2. 按顺序判断各任务条件是否满足，因此无优先级抢占；

3. 任务中的各条件也是按顺序判断的，因此要求任务中的条件必须是依次出现的 protothread的阻塞机制：在每个条件判断前，先将当前地址保存到某个变量中，再判断条件是否成立，若条件成立，则往下运行；若条件不成立，则返回。

 

二、注意事项

注意：
（1）任务中使用的变量应为静态变量
（2）线程内不能使用纯 while(1)--即含 PT_WAIT_UNTIL()等宏的 while(1)是可以的。
不能在 switch(){case…}中调用任务 Protothreads API 带有 case 的语句（即只能单向嵌套）。
（3）线程内可以使用:
for(){…}
switch(){case…}-- case 与 case 之间必须是一个完整的语句或者语句段
if(){…}else{…}
含宏的 while(1){…}
（4）ProtothreadS 系统可以仍然还是个大 while(1)循环。但也可设计为根据定时器产生的恒定间隔的中断来触发和管理任务
--时间触发方式的嵌入式系统，此时可更改 pt 结构体为（见《时间触发模式下的 ProtothreadS 设计应用》）：
struct pt

{

lc_t lc;

unsigned short count; // 每次中断都减 1

unsigned short load; // 初始计数值

char ready; // 任务就绪标志

}
（5）在 ProtothreadS 系统中延时：
1）如果 ProtothreadS 系统是基于时间触发，则延时可基于该触发--即基于系统时钟。
2）如果 ProtothreadS 系统中无系统时钟，
（6）Protothreads 虽然提供了在各自线程内的条件阻塞机制，但对于在该线程内调用的其它函数，则无法阻塞其运行。所以，
如果要在线程内调用占用时间较多的函数，为保证各个线程的实时性要求，需要将这类函数进一步划分为更小的函数，分步执
行。
（7） Protothread 的精华：当 Protothread 程序运行到 PT_WAIT_UNTIL 时，判断其运行条件是否满足，若不满足，则阻塞。
Protothread 的阻塞其实质就是函数返回。
Protothread 仅能在程序员指定位置阻塞。

 

三、protothreads各函数简要介绍

函数

说明

PT_INIT(pt)

初始化任务变量，只在初始化函数中执行一次

PT_BEGIN(pt)

启动任务处理，放在函数开始处

PT_END(pt)

结束任务，放在函数的最后

PT_WAIT_UNTIL(pt,condition)

条件成立，执行下面的；否则退出，下次直接跳到此处执行

PT_WAIT_WHILE(pt, condition)

类似PT_WAIT_UNTIL，只是条件取反了

PT_WAIT_THREAD(pt, thread)

等待一个子任务执行完成

PT_SPAWN(pt, child, thread)

新建一个子任务，并等待其执行完退出

PT_RESTART(pt)

重新启动某个任务执行

PT_EXIT(pt)

任务后面的部分不执行，直接退出重新执行

PT_YIELD(pt)

锁死任务

PT_YIELD_UNTIL(pt, condition)

锁死任务等待条件成立重新执行

 

四、protothreads代码

struct pt {  lc_t lc;};#define PT_WAITING 0#define PT_YIELDED 1#define PT_EXITED 2#define PT_ENDED  3#define PT_INIT(pt)  LC_INIT((pt)->lc)#define PT_THREAD(name_args) char name_args#define PT_BEGIN(pt) { char PT_YIELD_FLAG = 1;LC_RESUME((pt)->lc)#define PT_END(pt) LC_END((pt)->lc);PT_YIELD_FLAG = 0; \                  PT_INIT(pt); return PT_ENDED; }#define PT_WAIT_UNTIL(pt, condition)            \  do {                                       \   LC_SET((pt)->lc);                      \   if(!(condition)) {                         \      returnPT_WAITING;               \    }                                        \  } while(0)#define PT_WAIT_WHILE(pt, cond)  PT_WAIT_UNTIL((pt), !(cond))#define PT_WAIT_THREAD(pt, thread)PT_WAIT_WHILE((pt), PT_SCHEDULE(thread))#define PT_SPAWN(pt, child, thread)   \  do {            \   PT_INIT((child));       \   PT_WAIT_THREAD((pt), (thread));  \  } while(0)#define PT_RESTART(pt)        \  do {            \   PT_INIT(pt);        \    returnPT_WAITING;      \  } while(0)#define PT_EXIT(pt)       \  do {            \   PT_INIT(pt);        \    returnPT_EXITED;     \  } while(0)#define PT_SCHEDULE(f) ((f) < PT_EXITED)#define PT_YIELD(pt)        \  do {            \   PT_YIELD_FLAG = 0;        \    LC_SET((pt)->lc);       \   if(PT_YIELD_FLAG == 0) {      \      returnPT_YIELDED;      \    }           \  } while(0)#define PT_YIELD_UNTIL(pt, cond)    \  do {            \   PT_YIELD_FLAG = 0;        \   LC_SET((pt)->lc);       \   if((PT_YIELD_FLAG == 0) || !(cond)) { \      returnPT_YIELDED;      \    }           \  } while(0)

五、举例

//解码

static charcamera_rs485_rx_decode(struct pt *pt, uint8_t c){ PT_BEGIN(pt); PT_WAIT_UNTIL(pt, 0x7E == c); camera_rs485.rx_count = 0;  while(1)  {   PT_YIELD(pt);    if (0x7E== c)    {     if(camera_rs485.rx_count)      {        camera_rs485_dispatch(camera_rs485.rx_buf,camera_rs485.rx_count);       PT_EXIT(pt);      }      else      {       continue;      }    }    if(0x1B ==c)    {     PT_YIELD(pt);      if (0x00== c)      {        c =0x1B;      }      else if (0x65 == c)      {        c =0x7E;      }      else      {        //c ^=0x20;      }    }    if(camera_rs485.rx_count < CAMERA_RS485_RX_BUF_SIZE)    {     camera_rs485.rx_buf[camera_rs485.rx_count++] = c;    }    else    {      PT_EXIT(pt);    }  }  PT_END(pt);}

// 模块类型识别——定时器static chargps_probe(struct pt *pt, uint32_t ms){  staticuint32_t tmo = 0;  static inti;   const char*cmd;   if (tmo >ms)  {    tmo -= ms;  }  else  {    tmo = 0;  }   PT_BEGIN(pt);   tmo = 3000; PT_WAIT_UNTIL(pt, (0 == tmo));   if(GPS_MODULE_TYPE_UNKNOWN == gps.module_type)  {    for(i =GPS_MODULE_TYPE_UNKNOWN + 1; i < GPS_MODULE_TYPE_COUNT; ++i)    {      if(gps_cmds[i].query_version)      {       debug("gps_probe type: %d cmd: %s", i,gps_cmds[i].query_version);        // 发送两次，确保模块接收到正确的命令        cmd =gps_cmds[i].query_version;       UartSend(gps_uart, cmd, strlen(cmd));       PT_YIELD(pt);        cmd =gps_cmds[i].query_version;       UartSend(gps_uart, cmd, strlen(cmd));        // 等待模块输出版本信息        tmo =3000;       PT_WAIT_UNTIL(pt, (0 == tmo));      }      if(GPS_MODULE_TYPE_UNKNOWN != gps.module_type)      {        break;      }    }  }  // stop PT_WAIT_UNTIL(pt, FALSE);   PT_END(pt);}