今天你要来点 protoThread么？

今天我们将插入一篇关于底层软件的文章，名为“【硬件篇】vcu软件接口原理”的更新工作仍在进行中，预计将超过10篇，敬请期待。今天我们将探讨一种事件驱动模型“protothreads”，由瑞典sics的adam dunkels开发，并在contiki os中使用。这款模型非常适合资源受限的嵌入式系统，我也曾在某个项目中使用过，深感其妙，愿与大家分享。文中所述可能未尽详尽，欢迎各位指出不足之处。

protothreads简介

任务栈：

protothreads是一种轻量级的线程模型，其编程风格类似于Windows中的线程，但更倾向于无线程编程。在操作系统中，每个线程都有独立的任务栈，而protothreads的各个线程共享同一个任务栈，从而减少了RAM的使用。

上下文切换：

在protothreads编程模型中，任务本质上是函数，函数之间协同工作，因此也被称为“协程(coroutine)”。上下文切换与操作系统中的不同，操作系统由OS管理上下文切换，而在protothreads模型中，通过yield方式保存现场并转移运行权。

任务阻塞：

protothreads虽然提供了在各自线程内条件阻塞的机制，但对于在该线程内调用的其他函数，则无法阻塞其运行。因此，如果要在线程内调用耗时较长的函数，为确保各个线程的实时性，需要将这些函数进一步分解为更小的函数，分步执行。protothreads的阻塞本质上是函数返回，且只能在程序员指定的位置进行阻塞。

代码分析

protothreads包含5个头文件，是的，你没看错，是头文件，意味着没有C文件，整个模型是通过宏实现的。下表简单描述了这5个头文件的主要内容。

使用switch语句实现的协程基础

lc.h

用于选择GCC语法还是switch语句实现

pt.h

基于lc.h实现协程API

pt-sem.h

协程间通信（信号量）的实现

主要API包含在pt.h中，以下介绍一些常用的API：

协程初始化代码：#define PT_INIT(pt) LC_INIT((pt)->lc)

解释：初始化一个协程，实际上是初始化状态变量(pt)->lc，类似于MBD模型开发中的各个StateFlow状态；

协程入口代码：

#define PT_BEGIN(pt) \

{ char PT_YIELD_FLAG = 1; LC_RESUME((pt)->lc)

解释：协程的入口，PT_YIELD_FLAG =1，表示不让出运行权，PT_YIELD_FLAG =0表示让出运行权，LC_RESUME就是跳转到上一次让出运行权的位置继续运行，本质上是switch跳转到相应的case。

协程的退出口代码：

#define PT_END(pt) \

LC_END((pt)->lc); PT_YIELD_FLAG = 0; \

PT_INIT(pt); return PT_ENDED; }

解释：协程的退出口，到此一个协程结束，内容就是清除标志和上下文状态。

协程条件阻塞1代码：

#define PT_WAIT_UNTIL(pt, condition)\

do {\

LC_SET((pt)->lc);\

if(!(condition)) {\

return PT_WAITING;\

}\

} while(0)

解释：协程条件阻塞，阻塞的本质是让出CPU运行权，首先记录下当前的状态（LC_SET((pt)->lc)），以便下一次恢复，保存现场后再判断条件，如果condition为真，则继续往下运行，如果condition为假，直接return返回函数状态PT_WAITING，让出运行权，保持阻塞状态。所以可以这样理解：直到condition条件成立才继续执行，否则继续等待。

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协程条件阻塞2代码：

#define PT_WAIT_WHILE(pt,condition) \

PT_WAIT_UNTIL((pt), !(condition))

解释：类似PT_WAIT_UNTIL，只是condition的条件取反。可以这样理解：当condition条件成立时继续等待，否则继续执行。

协程退出代码：

#define PT_EXIT(pt)\

do {\

PT_INIT(pt);\

return PT_EXITED;\

} while(0)

解释：任务后面的代码不执行，初始化状态变量，然后直接退出重新执行。

协程无条件让出运行权代码：

#define PT_YIELD(pt)\

do {\

PT_YIELD_FLAG = 0;\

LC_SET((pt)->lc);\

if(PT_YIELD_FLAG == 0) {\

return PT_YIELDED;\

}\

} while(0)

解释：协程运行权无条件让出一次，让出前，先记录下当前的状态（LC_SET((pt)->lc)），以便下一次恢复，保存现场后，立即让出运行权，本质上是函数return。

协程有条件让出运行权代码：

#define PT_YIELD_UNTIL(pt,condition)\

do {\

PT_YIELD_FLAG = 0;\

LC_SET((pt)->lc);\

if((PT_YIELD_FLAG == 0) || !(condition)) {\

return PT_YIELDED;\

}\

} while(0)

解释：比PT_YIELD(pt)多了一个条件，协程运行权首先无条件让出一次，这是通过PT_YIELD_FLAG来实现的，第二次运行时，再判断条件condition，如果条件为真，继续执行，如果条件为假，则立即让出运行权继续阻塞。

实例

上面介绍了常用API，下面我们看一个实例：

上面的代码就不多解释了，注释已经写得很详细了，唯一需要解释的是这个宏“PT_WAIT_MS”，这是我通过PT_WAIT_UNTIL扩展出来的API，并结合系统Tick实现了延时功能。如果大家熟悉使用后，也可以利用基础的API去扩展自己的功能API。

大家不难发现，相对于使用状态机去实现同样的功能，使用protothreads能够节省很多行代码，而且易于阅读，编程思路和效率也得到提高。

以上就是今天你要来点 protoThread么？的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！