LuatOS入门指南：深入理解基于Lua的嵌入式开发架构！

本文旨在为初学者全面解析LuatOS这一基于Lua语言的嵌入式开发框架，从系统架构到运行机制，帮助新手快速掌握其核心原理与开发逻辑。

一、LuatOS 编程起步

1.1 底层固件怎么启动 LuatOS 脚本

1.1.1 脚本入口执行文件

简单来说，底层固件首先就是要找到 main.lua 这个文件，然后启动它。

所有的其他功能，都需要在 main.lua 发起。

1.1.2 LuatOS 启动脚本的详细流程

进一步详细的说，LuatOS 的底层固件启动脚本的流程如下：

1，系统上电或者复位后，底层固件（core）首先启动，进行硬件初始化、内存分配、文件系统挂载等系统底层的基础操作。

2，加载 Lua 虚拟机：底层固件加载 Lua 虚拟机，为执行 Lua 脚本提供运行环境；

3，自动查找并加载存储在设备上的主脚本 main.lua；

4，按顺序执行 main.lua 脚本中的代码，通常包括任务创建（如 sys.taskInit）、功能初始化等，从这一步，已经正式开始运行用户逻辑。

5，进入任务调度：脚本最后通常调用 sys.run()，进入事件循环和多任务调度。

1.1.3 怎么把固件和脚本烧录到硬件：

1，使用LuatTools ，将底层固件和用户 Lua 脚本烧录到模组或者引擎硬件；

2，上电后，底层固件自动完成上述启动和脚本加载流程，无需手动干预。

1.2 main.lua 需要包含哪些部分？

1.2.1 项目信息声明

在 main.lua 的文件开头，需要声明项目名和版本号，便于管理和调试。后续的远程升级，也需要用到项目名和版本号。

例如：

1.2.2 核心库，扩展库以及如何加载

在 main.lua 需要加载 LuatOS 的基础库和扩展库（如 zbuff，onewire，gnss 等）用来实现具体的业务逻辑。

核心库和扩展库的内容，在后续的章节里面介绍。

核心库在底层固件加载Lua虚拟机的时候，在底层固件已经自动加载，不需要在用户脚本中再去加载，例如sys，rtos等；

扩展库是Lua脚本文件写的库，需要在用户脚本中，使用require语句加载，例如libnet，httpplus等，加载方式如下：

1.2.3 至少启动一个任务

在 main.lua 里面，至少需要启动一个任务，否则这个 main 就无所事事，是一个没什么实际用处的主脚本了。

启动一个任务的方法，分为 2 个步骤:

1，创建一个函数，把要做的事情，放在这个函数里面使用。这个函数必须是无限循环的，防止很快结束生命，不妨把这个函数命名为 task1()，

2，调用 sys.taskInit(task1)，启动这个函数，于是这个任务，就放在待运行的任务列表里面了。

1.2.4 初步理解 sys.run()

sys.run() 是一个无限循环的函数。

main.lua 的最后一行， 只能是 sys.run()，代表 sys.run() 接管了 LuatOS 的所有的执行调度工作。

sys.run() 是 LuatOS 的运行中枢。

在本文的 3.3 节和 7.3 节，还会继续介绍 sys.run()这个函数。

1.3 LuatOS 脚本编程的核心要点

1.3.1 LuatOS 实现的典型功能

LuatOS 脚本是利用了 Lua 的语法，以及基于 LuatOS 的核心库和扩展库提供的 API，进行简便的编程，实现如下功能：

1，实现和云端服务器通信；

2，采集外设的数据，控制外设设备；

3，实现人机交互，包括图形交互和语音交互；

1.3.2 LuatOS 的学习要点

要想写好 LuatOS 的软件，实现上述三个功能，除了逐渐掌握 Lua 的基本语法之外，还需要熟悉 LuatOS 的核心库和扩展库，这样才能开发出优质的基于 LuatOS 的物联网设备软件。

学习的方法有如下几个：

1， 运行各个功能模块的 demo 代码；

2， 阅读 docs.openluat.com 的教程文档；

3， 遇到不懂问 AI；

1.3.3 一个典型的 LuatOS 实现

一个典型的 LuatOS 实现，包含 main.lua 入口文件和若干个功能模块文件。

这里用 Air780EPM 模组的蜂鸣器的代码为例， 有两个脚本文件以及一个管脚描述 json 文件：

1， main.lua 文件， 作用是启动一个任务，让蜂鸣器响一秒钟，再停顿一秒钟，如此往复；

2， airbuzzer.lua 封装了驱动蜂鸣器的功能实现；

3， pins_Air780EPM.json 描述了本例使用到的管脚的功能，780EPM 的 26 管脚，用作 PWM4。

main.lua 内容如下：

airbuzzer.lua 内容如下：

pins_air780EPM.json 内容如下：

把上述几个文件，连同 airr780EPM 最新的固件版本，用 Luatools 建立一个工程，烧录到 780EPM 开发板，就可以听到蜂鸣器的播放声音了。

二、几个要熟悉的常识

2.1 匿名函数

在 Lua 代码里面，经常看到没有名字的函数。

这种函数定义之后， 要么马上运行，要么作为另一个函数的返回值赋给其他变量，所以并不需要一个函数名字。

这种函数，称为匿名函数。

匿名函数可以某些时候简化代码，初学者写代码可以先不考虑匿名函数。

但是由于匿名函数在你能阅读到的 Lua 代码里面出现的频次实在是太高了，所以你也不得不重视和习惯匿名函数。

2.2 闭包

闭包的实现通常是通过在外部函数内部定义一个函数，并将这个内部函数作为外部函数的返回值。

这样一来，内部函数就可以访问外部函数作用域中的变量，即使外部函数已经执行完毕，这些变量依然可以被内部函数访问，从而形成闭包。

常见的闭包实现模式如下：

这样的好处是，可以定义一个函数，能够在一定范围内，访问外部的变量，实现可控的持续行为。

很多初学者会被这段代码迷惑，会被绕晕。

这里做一下解释：

（1）z 不是函数里面声明的变量，z 是函数的参数；

所以 在代码里面， 因为 f=outer(10), 所以， f(5）就意味着是调用了 两次函数，传入了两个函数的参数： outer(10)(5)。

第一次调用，out(10) ，意味着 在 outer 函数里面， y = x 这句， x 换成 10， 就是 y = 10;

outer(10)(5)意味着 5 是内部匿名函数的参数，就是替代 z 的；

匿名函数返回 y+z, 这里 y 是 10，z 是 5， 返回的就是 10+5=15.

这里比较绕的，就是给了两次参数，一个是 10 对应 x， 一个是 5 对应 z。

匿名参数和闭包，对初学者有点绕，很多读者不明白为什么 z 为什么是 outer 的第二个参数，

这里需要特别搞清楚的是， outer 这个函数的返回值是个函数， 而且这个函数是有参数的。

那么，这个带参数的函数赋值给 f 之后， f 就是个函数了， 于是给 f 一个参数 5， 这个 5 自然就是返回的函数的参数了，也就是 z 了。

虽然并不是所有的闭包都是上面这种代码的实现形式，但是初学者可以先记住这样的闭包形式。

如果不习惯闭包，初学者可以先避免在代码里面体现闭包的代码形式。

2.3 回调函数

2.3.1 回调函数是什么

回调函数是在 LuatOS 编程过程中经常用到的一个技术。

理解 LuatOS 的回调函数，可以从“事件驱动”和“函数作为参数”两个角度来把握：

回调函数（Callback）是在特定事件发生时，由系统或框架自动调用你事先定义好的函数。你只需要把自己的函数注册给系统，等事件触发时，系统就会帮你调用它。

本质上，回调函数就是一个普通函数，但它被作为参数传递或注册到其他地方，由系统或其他代码在合适的时机自动执行。

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回调函数的作用是实现事件响应，异步处理。

消息到来，定时器到点，网络收发等功能都经常会用到回调函数的处理。

总之，LuatOS 的回调函数，就是你注册给系统的，在特定事件发生时自动被调用的函数。

回调函数让事件响应、异步处理、任务解耦变