zephyr内核对象学习

定时器

类似linux的定时器，
可以分别设置第一次到期时间和后续的周期触发时间，
可以注册到期回调和停止回调
还有一个计数状态，用于标记timer到期了多少次

duration：设定timer第一次到期的时间。

period: timer第一次到期后的触发时间间隔。

expiry：触发回调。

定时器的使用：

1. 初始化定时器

void k_timer_init(struct k_timer *timer, k_timer_expiry_t expiry_fn, k_timer_stop_t stop_fn);

2. 启动定时器

void k_timer_start(struct k_timer *timer, k_timeout_t duration, k_timeout_t period);

3. 停止定时器

void k_timer_stop(struct k_timer *timer);

4. 读取定时器状态

uint32_t k_timer_status_get(struct k_timer *timer);

读取定时器的状态，该状态表示自上次读取其状态以来定时器已到期的次数，每次读取后会重置状态为0。

5. 等待定时器到期

uint32_t k_timer_status_sync(struct k_timer *timer);

调用这个函数会阻塞线程，直到定时器到期或者停止，调用这个函数会将定时器状态清零，另外不允许在中断处理函数中调用该函数，函数返回定时器的状态值。

6. 获取定时器超时到期时的系统时间

k_ticks_t k_timer_expires_ticks(const struct k_timer *timer);

该函数返回定时器下一次到期时候的系统时间，以系统ticks为单位。如果定时器未运行，则返回当前系统时间。

7. 获取定时器超时到期的剩余时间

k_ticks_t k_timer_remaining_ticks(const struct k_timer *timer)

计算运行的定时器下次过期前剩余的时间，如果定时器未运行，则返回0。

8. 获取定时器超时到期前的剩余时间

uint32_t k_timer_remaining_get(struct k_timer *timer);

计算运行定时器下次到期前剩余的（近似）时间，以毫秒(ms)为单位。如果定时器未运行，则返回0。

另外还有一种定义和初始化定时器的方式：
静态定义并初始化定时器

#define K_TIMER_DEFINE(name, expiry_fn, stop_fn)

注意

因为timer的回调是在中断中执行，所以在回调函数中不能做耗时操作。
timer不能保证精确的定时，但其精度比k_sleep/k_usleep高，测量执行时间时不建议使用k_timer，建议读系统硬件时钟。

当timer触发回调后需要处理耗时操作时，可配合k_work使用，将耗时操作放在workqueue中执行

/* k_work回调函数，用于处理耗时操作 */
void work_handler(struct k_work *work)
{
    while(int i=0, i<100, i++){
        printk("do something \n");
    }
}

/* 定义初始化一个k_work */
K_WORK_DEFINE(a_work, work_handler);

/* timer到期回调函数 */
static void timer_handler_expiry(struct k_timer *dummy)
{
    counter++;
    printk("counter %d \n", counter);
    /*发送k_work信号量*/
    k_work_submit(&a_work);
}

信号量

信号量是用于控制多个线程对一组资源的访问，使用信号量在生产者和消费者之间同步

• Zephyr的信号量在初始化时可以指定初始化计数值和最大计数值，生产者释放(give)信号量时计数值+1，但不会超过最大值，消费者获取(take)时计数值-1，直到为0。
• 每次信号量释放时都会引发调度。
• 如果多个线程都在等待信号量，新产生的信号量会被等待时间最长的最高优先级线程接收。

信号量的使用

1. 初始化信号量

int k_sem_init(struct k_sem *sem, unsigned int initial_count, unsigned int limit);

2. 获取信号量

int k_sem_take(struct k_sem *sem, k_timeout_t timeout);

3. 释放信号量

void k_sem_give(struct k_sem *sem);

互斥量

互斥量本质应该和初始值和最大值为1的信号量相同；目的主要是为了提供对资源的独占访问（因为只有0和1，只有一个线程能拿到资源，所以就实现了独占访问）

• 互斥量只能用于线程中，不能用于中断（会引起阻塞，所以不能用于中断）
• 互斥量释放会引起调度（释放信号量也会引起调度）
• 引起阻塞之后可能会导致优先级翻转（那理论上信号量也会引起优先级翻转）

互斥量的使用

1. 初始化互斥量

int k_mutex_init(struct k_mutex *mutex);

2. 互斥量上锁（相当于获取信号量）

int k_mutex_lock(struct k_mutex *mutex, k_timeout_t timeout);

3. 互斥锁解锁（相当于释放信号量）

void k_mutex_unlock(struct k_mutex *mutex);

轮询（未详细研究）

轮询(poll)是一个比较特殊的内核对象，polling API 允许一个线程等待一个或者多个条件满足。支持的条件类型只能是内核对象，可以是Semaphore(信号量), FIFO(管道), poll signal(轮询)三种。
例如一个线程使用polling API同时等待多个semaphore，只要其中一个 semaphore 触发时 polling API 就会得到通知。
poll 具有以下特性：

• 当一个线程等待多个触发条件时，只要有一个条件满足 k_poll 就会返回。
• 当 Semaphore 或 FIFO 满足条件后, k_poll 只是接到通知返回，线程并未获取到 semaphore 或FIFO, 还需要使用代码主动获取。

轮询的使用

1. 初始化轮询实例

void k_poll_event_init(struct k_poll_event *event, uint32_t type, int mode, void *obj);

初始化的时候，一次只能添加一个内存对象，event是数组指针，type是指后面obj的类型（信号量或者FIFO或者轮询信号，不论是这三个的哪一种，在这之前都要调用对应的初始化接口进行初始化），mode一般是notify_only

2. 轮询接口

int k_poll (struct k_poll_event *events, int num_events, k_timeout_t timeout)

在一次释放之后，如果k_poll需要再次捕获该信号，需要先调用复位信号的接口进行复位，否则将无法再次释放；

如果用的是poll_signal，可以用下面的接口进行操作：

3. 轮询信号初始化

void k_poll_signal_init(struct k_poll_signal *sig);

4. 轮询信号释放

int k_poll_signal_raise(struct k_poll_signal *sig, int result);

5. 复位轮询信号

void k_poll_signal_reset(struct k_poll_signal *sig);

6. 检查轮询信号

void k_poll_signal_check(struct k_poll_signal *sig, unsigned int *signaled, int *result);

个人理解，应该是在k_poll轮询多个对象其中包含poll_signal时，用来确定是不是signal被捕获到了；如果需要判断其他内核对象（信号量或者FIFO），则需要主动判断k_poll接口中的struct k_poll_event *events参数的state是sem有效还是fifo_data有效；

zephyr蓝牙协议栈学习

简介

zephyr主要支持BLE，对BR/EDR仅提供有限的支持
core5.3中BLE功能几乎全部支持，包括LE audio和mesh；
BR/EDR仅支持部分，GPA,L2CAP,RFCOMM,SDP,(不过看到zephyr代码里也有HF,A2DP,AVDTP等）

zephyr可以仅被配置为controller或者host，也可以配置为既有controller也有host
zephyr仅做host时，支持跟多个controller同时通信

源码树层次

subsys/bluetooth/host

这里是host stack。处理HCI命令和事件地方，L2CAP，ATT，SMP等核心协议也在这里

subsys/bluetooth/controller

蓝牙控制器实现。实现HCI的控制器端，链路层以及对无线电收发器的访问

include/bluetooth/

公共API头文件。这些是应用程序需要包含的头文件，以便使用蓝牙功能

drivers/bluetooth

HCI传输层驱动。每个HCI传输层都需要自己的驱动程序。(三线uart或者5线uart，usb，spi等）

samples/bluetooth

蓝牙实例代码。

test/bluetooth

测试应用程序。这些应用程序用于验证蓝牙堆栈的功能。

doc/guides/bluetooth

额外的文档，比如PICS文档

HOST

GAP通过定义BLE使用的四个不同角色来简化蓝牙LE访问：
面向连接的角色：

• 外围设备(例如智能传感器，通常具有有限的用户界面)
• 中央设备(通常是移动电话或PC)

无连接的角色：

• 广播者(发送BLE广告，例如智能信标)
• 观察者(扫描BLE广告)

在面向连接的角色中，中央设备隐式的启用观察者角色，外围设备隐式的启用广播者角色

注册gatt service的方法

使用BT_GATT_SERVICE_DEFINE宏
实际管理单位应该是attr

/**
 *  @brief Statically define and register a service.
 *
 *  Helper macro to statically define and register a service.
 *
 *  @param _name Service name.
 */
#define BT_GATT_SERVICE_DEFINE(_name, ...)				\
	const struct bt_gatt_attr attr_##_name[] = { __VA_ARGS__ };	\
	const STRUCT_SECTION_ITERABLE(bt_gatt_service_static, _name) =	\
					BT_GATT_SERVICE(attr_##_name)

/** @brief GATT Attribute structure. */
struct bt_gatt_attr {
	/** Attribute UUID */
	const struct bt_uuid *uuid;
	bt_gatt_attr_read_func_t read;
	/** Attribute write callback */
	bt_gatt_attr_write_func_t write;
	/** Attribute user data */
	void *user_data;
	/** Attribute handle */
	uint16_t handle;
	/** @brief Attribute permissions.
	 *
	 * Will be 0 if returned from ``bt_gatt_discover()``.
	 */
	uint16_t perm;
};