从入门到精通：LuatOS - sys库多任务管理开发教程！

本教程专为希望掌握LuatOS多任务管理的开发者设计。通过系统化的知识讲解与实战演练，你将学习如何利用sys库灵活创建、调度任务，并掌握任务间的同步与通信机制。从基础概念到高级应用，逐步深入，助你构建高效稳定的多任务物联网系统。

sys库是LuatOS的核心系统调度库，它基于Lua协程机制实现了实时多任务调度、定时器管理以及消息通信等功能。

在详细介绍sys库之前，我们先来补充一些关于实时操作系统RTOS的知识，方便大家更好地理解LuatOS的运行机制。

一、 RTOS实时操作系统

我们用一个简单的例子来看，对比经典的裸机开发和LuatOS开发的优势：

一位母亲，她需要同步做两件事情，一件是喂小孩吃饭，另一件事是回复朋友信息。

1.1 裸机开发

对裸机开发来说，这是两件任务，这位母亲一段时间内只能做一个任务，任务执行不连贯，等待时间长。

time1-5 ：喂小孩吃饭，就无法回复信息，朋友就受到冷落；

time5-10 ：回复信息，小孩吃不到饭，就会哭闹。

1.2 RTOS处理多任务

那RTOS是如何处理的呢？在RTOS里，这位母亲的大脑非常强大，切换得非常的快，她上一秒喂饭，下一秒回复信息，再下一秒再喂饭。

因为切换得非常快，小孩以为她在专心喂饭，朋友以为她在认真聊天。这两个任务看起来在同时进行。

这就是RTOS的本质——把一秒钟的时间切成多个时间片段，一个时间片段内干一件事情，一秒钟切换100个时间片就可以做100件事情。 RTOS通过快速切换任务，让多个任务看似在同时进行，提高了系统的并发处理能力和效率。

LuatOS通过Lua虚拟机封装了底层RTOS的API，向开发者提供高级抽象接口，而无需直接操作RTOS内核。

基于此LuatOS实现了一套多任务机制，允许开发者创建多个并行运行的任务。这些任务通过Lua语言的协程机制来实现，使得每个任务都可以在自己的执行上下文中运行，而不会相互干扰。

二、sys库任务管理API函数

sys库是LuatOS的核心系统库，提供了任务调度、时间管理、消息传递等关键功能，本文主要介绍其任务管理相关API函数及其运用示例。

2.1 程序框架

在程序的开头我们必须调用sys库；在程序的结尾，我们需要在代码的最后一行调用sys.run()函数来启动主程序，让框架内的任务代码会在 sys.run()中运行。

一个Lua程序的框架是这样的：

2.2 任务管理

任务管理包含：创建任务sys.taskInit()、任务等待 sys.wait()和sys.waitUntil() 。

1）创建任务sys.taskInit()

在创建任务时，需要指定一个任务函数，该函数包含了任务要执行的代码。

比如，我们创建一个喂饭的任务feed。

代码示例：先定义“喂饭”函数，然后创建并启动“喂饭”任务。

2）任务等待sys.wait()

暂停当前任务的执行一段时间，单位为毫秒。在等待期间，系统会调度其他任务执行，实现多任务并发。

代码举例：

我们依旧利用上面的程序，我们在代码第三行后面，加一句sys.wait(1000) 即可。

每隔一秒，打印一次 I'm feeding.....

3）任务中断sys.waitUntil()

允许当前的Task协程暂停执行，进入等待状态。在等待过程中，它会监听指定名称的事件（即 topic）是否发生，同时会记录时间。

如果在指定的时间内，该事件发生了，协程会恢复执行； 如果超过了指定的时间，事件还未发生，协程也同样会恢复执行。

一般这里都会设置判断条件：指定时间内，事件发生执行A，超时未发生执行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统里广播消息，让其他关注该消息的任务能够接收到并做出相应反应——比如，sys.waitUntil()。

三、多任务实战演练

我们利用一个示例来实际感受下这几个函数的用法：

一位女主人，在烧水的同时，还要扫地； 水烧开后，停止扫地去关火，并沏茶。

分析上述例子，女主人共有三个任务：烧水、扫地、沏茶

这三个任务分别运行如下：

接下来，我们来对这三个协程单独分析：

1）烧水协程：

烧水5秒后，sys.publish()发消息：“水烧开了”。

代码如下：

2）扫地协程：

扫地持续进行，sys.waitUntil()等待收到了：“水烧开的消息”，停止扫地；同时sys.publish()发送消息：水烧开了，不扫地了，去沏茶。

代码如下：

sys.waitUntil()如果在1s内接收到了水烧开的消息，则返回true给result，继续执行下面的if程序，打印“水烧开了：我去关火”；

如果超时1秒没有接收到，则返回false给result，继续执行下面的if程序，打印“水还没烧开,我要继续扫地”。

3）沏茶协程：

在烧水的5秒钟内，一直处于等待状态，直到水烧开后，sys.waitUntil()收到：“水烧开了，不扫地了去沏茶”这条消息，开始执行沏茶协程。

代码如下：

我们把完整代码下载到Air780EPM开发板上，看下运行效果：

这样，我们就利用sys.publish()和sys.waitUntil()完成了一个多任务协程程序。

附完整代码：

今天的内容就分享到这里了~

审核编辑 黄宇