CN117411906A - 一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法及系统，包括：将C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript业务功能代码，并将JavaScript脚本上传到云服务器；将QuickJS引擎嵌入到RTOS系统，RTOS设备端从云服务器获取JavaScript脚本，下载到本地保存；设备端使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析，实现业务功能的处理。本发明在RTOS中嵌入QuickJS引擎，将不同的业务逻辑封装在独立的JavaScript文件中，业务需求改变时，只需要修改相应文件中的代码即可实现功能的改变，不需要修改和重新编译整个应用程序，提升开发效率和代码质量。

Description

一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法及系统

技术领域

本发明涉及软件开发技术领域，具体的说，是一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法及系统。

背景技术

目前物联网嵌入式RTOS(全称FreeRTOS，是一个实时操作系统，它是一个轻量级的内核，适用于嵌入式系统和物联网设备)系统开发，业内几乎都采用C语言开发的方式，如果软件功能有更改或者修复了BUG，需要重新编译固件，固件功能包括了OTA升级，配网，串口通信、数据上报等很多通用功能，由于这些功能重新打包，测试人员为了保证产品质量，需要对这些功能进行重新验证测试，浪费了测试人力。同时开发人员因为一点小的功能修改也需要进行烧录和调试，影响了开发效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RTOS中基于QuickJS的解析器设计方法，用于解决现有技术中目前RTOS系统开发使用C语言开发，软件功能有更改或者修复了BUG，需要重新编译固件、重新测试，开发效率较低的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，包括：

步骤S10、将C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript业务功能代码，并将JavaScript脚本上传到云服务器；

步骤S20、将QuickJS引擎嵌入到RTOS系统，RTOS设备端从云服务器获取JavaScript脚本，下载到本地保存；设备端使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析，实现业务功能的处理。

进一步地，所述步骤S10具体包括：

步骤S11、将原始的C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript代码；

步骤S12、将原始的C语言代码依赖的硬件接口适配到JavaScript代码中；

步骤S13、调整转换后的JavaScript代码的结构和设计，使适应JavaScript的特点和约束，将设计完成的JavaScript脚本上传到云服务器。

进一步地，调整转换后的JavaScript代码的结构和设计完成后，进行JavaScript代码的测试和验证，确保JavaScript代码在RTOS环境中正常工作，并与原始的C语言代码具有相同的功能和性能。

进一步地，设备端通过使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析的方法包括：

QuickJS引擎首先将JavaScript代码分解为一系列的词法单元，使用状态机来识别这些词法单元，生成一个有序的Token列表；

QuickJS引擎将Token列表作为输入，采用递归下降分析方法，按照JavaScript的语法规则构建抽象语法树AST；

QuickJS引擎进行语义分析，验证语法的正确性，并执行静态类型检查；

QuickJS引擎将AST转换为字节码；

QuickJS解释器通过执行字节码运行JavaScript代码。

一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现系统，包括：

云服务器，用于存储C语言转换后的JavaScript脚本文件，以及用于配置JavaScript脚本文件与产品类型之间的匹配关系；

RTOS设备，包括升级下载服务、fatfs文件系统、QuickJS引擎、业务功能模块和基础功能模块，其中：

升级下载服务，用于RTOS获取JavaScript脚本模块上存储的对应JavaScript脚本文件，检查和升级JavaScript脚本文件，并存储于fatfs文件系统；

QuickJS引擎：解析和执行脚本文件中的JavaScript代码；

业务功能模块，包括脚本解析和执行单元、事件处理单元、定时器单元、文件系统操作单元、网络请求单元、数据库访问单元和执行操作系统命令单元；

基础功能模块，用于提供执行JavaScript代码功能、提供JavaScript数据类型、运算符和控制语句的支持功能、提供标准库函数以及支持与C语言的互操作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明在RTOS中嵌入更轻量级的QuickJS解析引擎，将C语言业务代码转为QuickJS解析的JavaScript代码，将不同的业务逻辑封装在独立的JavaScript文件中。当业务需求发生改变时，只需要修改相应文件中的代码即可实现功能的改变，而不需要修改和重新编译整个应用程序，可以提高代码的可读性、可移植性、扩展性和性能，从而提升开发效率和代码质量。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为QuickJS引擎解析原理图；

图3为RTOS的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图3所示，一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，包括：

步骤S10、将C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript业务功能代码，并将JavaScript脚本上传到云服务器；具体包括：

步骤S11、将原始的C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript代码；这可以手动进行，将C语言代码中的语法和结构转换为相应的JavaScript代码。也可以考虑使用一些转换工具或脚本来辅助完成这个任务；

步骤S12、如果原始的C语言代码依赖于与硬件相关的接口(例如GPIO(引脚)控制、中断处理等)，则需要将原始的C语言代码依赖的硬件接口适配到JavaScript代码中，可以通过编写相应的JavaScript扩展或使用QuickJS提供的系统调用接口来完成这个任务；

步骤S13、调整转换后的JavaScript代码的结构和设计，使适应JavaScript的特点和约束，进行JavaScript代码的测试和验证，确保JavaScript代码在RTOS环境中正常工作，并与原始的C语言代码具有相同的功能和性能。将设计完成的JavaScript脚本上传到云服务器；

将RTOS系统中原先已C语言实现的业务功能代码改写成JavaScript脚本语言实现的业务功能，需要考虑C语言与JavaScript语言的语法差异、数据类型差异、库函数差异、并发问题等。具体来说，可以按照以下步骤将C语言代码改写成JavaScript脚本：阅读并理解C语言代码的逻辑和功能；将C语言中的变量和数据类型转化为JavaScript中的对应类型；考虑C语言代码中的控制结构(如循环、条件语句)在JavaScript中的对应实现；找到JavaScript中相应的库函数，或者根据需要自己编写相应的函数；注意处理并发问题，可以使用JavaScript中的异步编程模式(如Promise、async/await)来处理并发任务；逐行或逐块地将C语言代码改写成JavaScript脚本，并进行测试和调试；

JavaScript脚本文件根据业务功能类型来命名，如串口业务脚本文件uart.js、网络请求业务脚本http.js、mqtt业务脚本mqtt.js等。将这些脚本文件打包成zip压缩文件格式上传到云端服务器，云端服务器后台配置脚本zip文件与设备类型的匹配关系，某类设备智能获取到与之对应的JavaScript脚本文件；

步骤S20、将QuickJS引擎嵌入到RTOS系统，RTOS设备端从云服务器获取JavaScript脚本，下载到本地保存；设备端使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析，实现业务功能的处理。

RTOS集成QuickJS引擎，QuickJS是一个小巧的、可嵌入的JavaScript引擎，具有良好的性能和低内存消耗。集成Quickjs解析引擎可以使RTOS具备处理JavaScript脚本的能力，从而实现对脚本语言的解析和执行。

在集成QuickJS引擎时，需要设计一组接口，将RTOS的功能与Quickjs引擎进行连接。这些接口一般包括脚本加载、脚本执行、变量传递和函数调用等功能。接口的设计需要考虑到RTOS的特性和限制，确保在实时应用程序中能够稳定和高效地使用解析引擎。在集成QuickJS引擎时，需要进行一些适配工作，将QuickJS引擎的内存管理函数替换为RTOS的内存管理函数，以确保在RTOS中能够有效地管理内存。

RTOS初始化后，获取和更新JavaScript脚本文件，下载所述的zip压缩文件后，进行解压，将解压文件根据文件名称保存到设备fatfs文件系统中；

设备端在执行相关业务功能前，首先对QuickJS引擎进行初始化操作，来创建JavaScript对象，设备端可以使用QuickJS引擎创建JavaScript对象，从而在JavaScript环境中使用这些对象。

QuickJS引擎调用JavaScript函数：设备端可以使用Quickjs调用JavaScript函数，以实现设备端与JavaScript代码之间的交互。注册JavaScript函数：设备端可以将自身的函数注册到Quickjs中，使得JavaScript代码可以调用这些函数。处理JavaScript的回调函数：设备端使用Quickjs处理JavaScript代码中的回调函数，以实现异步操作的处理。读取和设置JavaScript对象的属性：设备端使用Quickjs读取和设置JavaScript对象的属性，以实现对JavaScript对象的操作。

校验和执行JavaScript代码：设备端使用QuickJS对JavaScript代码进行校验，以确保代码的正确性，并执行校验通过的代码。JavaScript代码的执行能够实现C语言执行相同的功能。

使用QuickJS进行业务开发时，可以将不同的业务逻辑封装在独立的JavaScript文件中。当业务需求发生改变时，只需要修改相应文件中的代码即可实现功能的改变，而不需要修改和重新编译整个应用程序。这种方式具有灵活性和可维护性，因为开发者可以专注于JavaScript代码的编写和修改，而不需要关注整个应用程序的结构和编译过程。同时，QuickJS具有快速的启动时间和小巧的体积，使其非常适合嵌入到资源有限的设备或应用程序中使用。这意味着可以将QuickJS作为一个独立的模块集成到现有的应用程序中，以满足业务需求的变化。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，设备端通过使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析的方法包括：

词法分析：QuickJS引擎首先将JavaScript代码分解为一系列的词法单元(token)，如标识符、关键字、操作符、字符串等。它使用状态机来识别这些词法单元，生成一个有序的Token列表；token是词法分析器生成的一组标记。词法分析器会根据源代码的字符流划分成一个个的token，每个token代表着源代码中的一个独立的语法单位，例如关键字、标识符、运算符、数字、字符串等。这些token在编译和解析阶段被用于构建语法树或执行相应的操作。

语法分析：QuickJS引擎将Token列表作为输入，采用递归下降分析方法，按照JavaScript的语法规则构建抽象语法树AST；语法分析器遵循JavaScript的语法规则，将Token序列转换为与JavaScript语法等价的抽象语法树。

图2中IR是将源代码转换成的一种中间形式，用于在编译器的各个阶段进行优化和处理。QuickJS解析过程中的IR阶段将源代码转换为一种高级抽象形式，使编译器能够更方便地对代码进行分析和优化。IR通常是一种类似于抽象语法树(AST)的形式，但更加抽象和简化，可以更容易地进行各种编译器优化。IR阶段通常在词法分析和语法分析之后，语义分析之前进行。

语义分析：在语法分析的基础上，QuickJS进行语义分析，验证语法的正确性，并执行一些静态类型检查。这一步包括识别变量和函数的声明、解析作用域规则、判断变量是否已定义等；

字节码生成：QuickJS引擎将AST转换为字节码；字节码是一种介于源代码和机器码之间的低级指令集，可以被解释器或即时编译器执行。字节码生成过程中，QuickJS会进行一些优化，例如常量折叠、变量内存位置分配等。

解释执行：QuickJS解释器通过执行字节码运行JavaScript代码。解释器逐条解释字节码指令，并执行相应的操作，如赋值、运算、函数调用等。

实施例3：

如图1所示，一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现系统，包括：

云服务器，用于存储C语言转换后的JavaScript脚本文件，脚本文件存储为.zip的格式，一个zip压缩文件中可存在多个JavaScript脚本文件，以及用于配置JavaScript脚本文件与产品类型之间的匹配关系；在云服务器后台可配置脚本文件与产品类型之间的匹配关系，即某类产品只能获取到与之对应的脚本文件；

RTOS设备，包括升级下载服务、fatfs文件系统、QuickJS引擎、业务功能模块和基础功能模块，其中：

升级下载服务，用于RTOS获取JavaScript脚本模块上存储的对应JavaScript脚本文件，检查和升级JavaScript脚本文件，并存储于fatfs文件系统(RTOS系统的一种存储介质)；

QuickJS引擎：解析和执行脚本文件中的JavaScript代码；

业务功能模块，包括脚本解析和执行单元(解析和执行JavaScript脚本文件，包括处理语法错误、运行时错误等)、事件处理单元(包括绑定事件监听器、触发事件、事件传递等)、定时器单元(设置定时执行某段JavaScript代码)、文件系统操作单元(进行文件的读写操作)、网络请求单元(HTTP请求、WebSocket连接等)、数据库访问单元和执行操作系统命令单元；

基础功能模块，用于提供执行JavaScript代码功能、提供JavaScript数据类型、运算符和控制语句的支持功能、提供标准库函数以及支持与C语言的互操作(可以将C函数暴露给JavaScript使用，也可以在C代码中调用JavaScript函数)。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，其特征在于，包括：

步骤S10、将C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript业务功能代码，并将JavaScript脚本上传到云服务器；

步骤S20、将QuickJS引擎嵌入到RTOS系统，RTOS设备端从云服务器获取JavaScript脚本，下载到本地保存；设备端使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析，实现业务功能的处理。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括：

步骤S11、将原始的C语言业务功能代码转换为等效的JavaScript代码；

步骤S12、将原始的C语言代码依赖的硬件接口适配到JavaScript代码中，

步骤S13、调整转换后的JavaScript代码的结构和设计，使适应JavaScript的特点和约束，将设计完成的JavaScript脚本上传到云服务器。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，其特征在于，调整转换后的JavaScript代码的结构和设计完成后，进行JavaScript代码的测试和验证，确保JavaScript代码在RTOS环境中正常工作，并与原始的C语言代码具有相同的功能和性能。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现方法，其特征在于，设备端通过使用QuickJS引擎对JavaScript脚本进行解析的方法包括：

QuickJS引擎首先将JavaScript代码分解为一系列的词法单元，使用状态机来识别这些词法单元，生成一个有序的Token列表；

QuickJS引擎将Token列表作为输入，采用递归下降分析方法，按照JavaScript的语法规则构建抽象语法树AST；

QuickJS引擎进行语义分析，验证语法的正确性，并执行静态类型检查；

QuickJS引擎将AST转换为字节码；

QuickJS解释器通过执行字节码运行JavaScript代码。

5.一种嵌入QuickJS引擎的RTOS的实现系统，其特征在于，包括：

云服务器，用于存储C语言转换后的JavaScript脚本文件，以及用于配置JavaScript脚本文件与产品类型之间的匹配关系；

RTOS设备，包括升级下载服务、fatfs文件系统、QuickJS引擎、业务功能模块和基础功能模块，其中：

升级下载服务，用于RTOS获取JavaScript脚本模块上存储的对应JavaScript脚本文件，检查和升级JavaScript脚本文件，并存储于fatfs文件系统；

QuickJS引擎：解析和执行脚本文件中的JavaScript代码；

业务功能模块，包括脚本解析和执行单元、事件处理单元、定时器单元、文件系统操作单元、网络请求单元、数据库访问单元和执行操作系统命令单元；

基础功能模块，用于提供执行JavaScript代码功能、提供JavaScript数据类型、运算符和控制语句的支持功能、提供标准库函数以及支持与C语言的互操作。