Lua语言

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• XWLUA

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现代的MCU已经有足够的性能运行解释型语言。XWOS集成了Lua语言 —— 一种轻量小巧的脚本语言。 Lua语言在XWOS中的移植被称为 XWLUA ， XWLUA 有以下特性：

• 交互式解释器：一个独立的线程，用户通过串口终端，可在线运行Lua语言的函数，也可运行文件系统中的脚本；
• 多线程：Lua语言并不支持多线程，XWLUA扩展了Lua语言，实现了多线程的功能；
• 锁机制：支持互斥锁、自旋锁、顺序锁；
• 同步机制：支持信号量、条件量、事件标志、信号选择器、线程栅栏；
• 驱动库：已经完成部分驱动的封装。
  • GPIO
  • I2C
  • SPI
  • UART

运行Lua虚拟机需要有足够的内存和浮点运算单元，因此只能在资源比较丰富的MCU上开启Lua语言， XWOS自带的参考工程中，以下工程开启了Lua语言：

• EmbedFireStm32H743XWOS：野火STM32H743-Pro开发板
• AtkApolloH743XWOS：正点原子阿波罗STM32H743开发板
• FK429M1XWOS：反客STM32F429-M1开发板
• WeActMiniStm32H750XWOS：微行电子MiniStm32H750开发板

工程结构

• 工程路径： xwem/vm/lua
• 目录结构
  • src ：lua的官方源码
  • xwlua ：xwlua的实现
    • port.h, port.c, prefix.h, readline.c ：Lua语言在XWOS上的移植代码
    • lua.c ：以XWOS线程方式运行的交互式解释器(REPL)
    • xwvm ：虚拟机库：虚拟机之间的数据交换
    • xwos ：XWOS内核的binding库：包括线程、信号量、条件量、事件标志、信号选择器、线程栅栏、互斥锁、自旋锁、顺序锁、电源管理
    • xwlib ：XWOS基本C函数的binding库
    • xwds ：玄武设备栈的binding库
    • xwxt ：多线程共享数据的全局导出表
    • mif.h, mif.c ：玄武模块的启动接口，交互式解释器(REPL)线程在此处启动
    • xwmo.mk ：玄武模块的编译规则

XWLUA的扩展

多线程

原生的Lua语言不支持多线程（Lua中的类型 thread 并不是真正的线程，而是协程。），脚本中的全局变量只能由执行脚本的线程自身访问。 XWLUA在C语言层面开发了多线程的功能，每个线程都拥有一个 独立的Lua虚拟机 。

全局导出表

为了实现多线程共享数据，XWLUA中实现了一个 全局导出表(xwxt) ，全局导出表中的数据对所有线程可见，并且是线程安全的。 全局导出表也是Lua中的一个独立的虚拟机。

新的Metamethod：__copy

元方法 __copy() 用于将用户数据从一个虚拟机（全局导出表、线程） 深拷贝 到另一个虚拟机（线程、全局导出表）中。 只有 userdata 可以定义 __copy() 元方法。

元方法 __copy() 有两个参数，第一个参数是 数据 ，第二参数是 目的虚拟机 ，无返回值。 元方法 __copy() 运行在 保护模式 ，可以 抛出错误 。

实现元方法 __copy() 时，若拷贝失败，应该在 目的虚拟机 中压入一个 nil 。

XWLUA的对象都提供了元方法 __copy() 。

对象强指针

XWLUA使用 对象强指针 管理XWOS内核中的对象（线程、信号量、条件量、事件标志、信号选择器、线程栅栏、互斥锁、自旋锁、顺序锁）。 对象强指针 是一种 userdata 。 对象强指针 就是对XWOS中的 对象描述符 的封装。 再借助于Lua虚拟机的GC机制，可实现对象的生命周期自动管理：

• Lua虚拟机每引用一个 对象强指针 ，都会增加相关联对象的引用计数；
• Lua虚拟机每 “GC” 一个 对象强指针 ，都会减少相关联对象的引用计数；
• 当相关联对象的引用计数为 0 时，就会执行C语言层面对象的 GC 函数 。

对象强指针 的概念源于Lua语言的 强引用 。

LuaAPI参考手册