本教程專為希望掌握LuatOS多任務管理的開發(fā)者設計。通過系統(tǒng)化的知識講解與實戰(zhàn)演練，你將學習如何利用sys庫靈活創(chuàng)建、調度任務，并掌握任務間的同步與通信機制。從基礎概念到高級應用，逐步深入，助你構建高效穩(wěn)定的多任務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

sys庫是LuatOS的核心系統(tǒng)調度庫，它基于Lua協(xié)程機制實現(xiàn)了實時多任務調度、定時器管理以及消息通信等功能。

在詳細介紹sys庫之前，我們先來補充一些關于實時操作系統(tǒng)RTOS的知識，方便大家更好地理解LuatOS的運行機制。

一、 RTOS實時操作系統(tǒng)

我們用一個簡單的例子來看，對比經(jīng)典的裸機開發(fā)和LuatOS開發(fā)的優(yōu)勢：

一位母親，她需要同步做兩件事情，一件是喂小孩吃飯，另一件事是回復朋友信息。

1.1 裸機開發(fā)

對裸機開發(fā)來說，這是兩件任務，這位母親一段時間內只能做一個任務，任務執(zhí)行不連貫，等待時間長。

time1-5 ：喂小孩吃飯，就無法回復信息，朋友就受到冷落；

time5-10 ：回復信息，小孩吃不到飯，就會哭鬧。

1.2 RTOS處理多任務

那RTOS是如何處理的呢？在RTOS里，這位母親的大腦非常強大，切換得非常的快，她上一秒喂飯，下一秒回復信息，再下一秒再喂飯。

因為切換得非常快，小孩以為她在專心喂飯，朋友以為她在認真聊天。這兩個任務看起來在同時進行。

這就是RTOS的本質——把一秒鐘的時間切成多個時間片段，一個時間片段內干一件事情，一秒鐘切換100個時間片就可以做100件事情。 RTOS通過快速切換任務，讓多個任務看似在同時進行，提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力和效率。

LuatOS通過Lua虛擬機封裝了底層RTOS的API，向開發(fā)者提供高級抽象接口，而無需直接操作RTOS內核。

基于此LuatOS實現(xiàn)了一套多任務機制，允許開發(fā)者創(chuàng)建多個并行運行的任務。這些任務通過Lua語言的協(xié)程機制來實現(xiàn)，使得每個任務都可以在自己的執(zhí)行上下文中運行，而不會相互干擾。

二、sys庫任務管理API函數(shù)

sys庫是LuatOS的核心系統(tǒng)庫，提供了任務調度、時間管理、消息傳遞等關鍵功能，本文主要介紹其任務管理相關API函數(shù)及其運用示例。

2.1 程序框架

在程序的開頭我們必須調用sys庫；在程序的結尾，我們需要在代碼的最后一行調用sys.run()函數(shù)來啟動主程序，讓框架內的任務代碼會在 sys.run()中運行。

一個Lua程序的框架是這樣的：

2.2 任務管理

任務管理包含：創(chuàng)建任務sys.taskInit()、任務等待 sys.wait()和sys.waitUntil() 。

1）創(chuàng)建任務sys.taskInit()

在創(chuàng)建任務時，需要指定一個任務函數(shù)，該函數(shù)包含了任務要執(zhí)行的代碼。

比如，我們創(chuàng)建一個喂飯的任務feed。

代碼示例：先定義“喂飯”函數(shù)，然后創(chuàng)建并啟動“喂飯”任務。

2）任務等待sys.wait()

暫停當前任務的執(zhí)行一段時間，單位為毫秒。在等待期間，系統(tǒng)會調度其他任務執(zhí)行，實現(xiàn)多任務并發(fā)。

代碼舉例：

我們依舊利用上面的程序，我們在代碼第三行后面，加一句sys.wait(1000) 即可。

每隔一秒，打印一次 I'm feeding.....

3）任務中斷sys.waitUntil()

允許當前的Task協(xié)程暫停執(zhí)行，進入等待狀態(tài)。在等待過程中，它會監(jiān)聽指定名稱的事件（即 topic）是否發(fā)生，同時會記錄時間。

如果在指定的時間內，該事件發(fā)生了，協(xié)程會恢復執(zhí)行； 如果超過了指定的時間，事件還未發(fā)生，協(xié)程也同樣會恢復執(zhí)行。

一般這里都會設置判斷條件：指定時間內，事件發(fā)生執(zhí)行A，超時未發(fā)生執(zhí)行B。

一般和sys.waitUntil()配合使用的，是sys.publish()：

sys.publish()它的作用就像是在系統(tǒng)里廣播消息，讓其他關注該消息的任務能夠接收到并做出相應反應——比如，sys.waitUntil()。

三、多任務實戰(zhàn)演練

我們利用一個示例來實際感受下這幾個函數(shù)的用法：

一位女主人，在燒水的同時，還要掃地； 水燒開后，停止掃地去關火，并沏茶。

分析上述例子，女主人共有三個任務：燒水、掃地、沏茶

這三個任務分別運行如下：

接下來，我們來對這三個協(xié)程單獨分析：

1）燒水協(xié)程：

燒水5秒后，sys.publish()發(fā)消息：“水燒開了”。

代碼如下：

2）掃地協(xié)程：

掃地持續(xù)進行，sys.waitUntil()等待收到了：“水燒開的消息”，停止掃地；同時sys.publish()發(fā)送消息：水燒開了，不掃地了，去沏茶。

代碼如下：

sys.waitUntil()如果在1s內接收到了水燒開的消息，則返回true給result，繼續(xù)執(zhí)行下面的if程序，打印“水燒開了：我去關火”；

如果超時1秒沒有接收到，則返回false給result，繼續(xù)執(zhí)行下面的if程序，打印“水還沒燒開,我要繼續(xù)掃地”。

3）沏茶協(xié)程：

在燒水的5秒鐘內，一直處于等待狀態(tài)，直到水燒開后，sys.waitUntil()收到：“水燒開了，不掃地了去沏茶”這條消息，開始執(zhí)行沏茶協(xié)程。

代碼如下：

我們把完整代碼下載到Air780EPM開發(fā)板上，看下運行效果：

這樣，我們就利用sys.publish()和sys.waitUntil()完成了一個多任務協(xié)程程序。

附完整代碼：

今天的內容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇