BLE 4.2 Controller：高精度调度器与冲突仲裁

由于芯片通常只有一个 Radio（单射频），我们不能同时进行广播、扫描和保持连接。如果我在 37 信道广播时，连接的锚点（Anchor Point）也到了，该怎么办？如果我正在扫描，突然需要回复一个连接请求，怎么保证时间差精确在 150µs？
这就是我们需要一个高精度调度器（High-Precision Scheduler） 的原因。通用的 RTOS（如 FreeRTOS）基于 SysTick 的 1ms 调度精度在这里完全不够看，我们需要的是微秒级的控制。
1 设计哲学：时间轴上的俄罗斯方块

BLE Controller 的调度本质上是时分复用（TDM）。我们可以把时间看作一条无限延伸的单行铁轨，而每一个任务（广播一次、连接交互一次）就是一列列火车。
我们的调度器只有两个核心目标：

• 不撞车： 保证任意两个任务在时间轴上不重叠。
  
• 准点率： 任务必须在预定的微秒时刻触发（误差 < 2µs）。
  
  
  
  

为了实现这一点，我们需要抛弃“线程优先级”的概念，转而使用基于绝对时间的有序链表。
2 冲突仲裁

显然，这样插入非常容易出现时间上的重叠。但幸好，蓝牙中并不是所有事件都对时间要求非常严格，为了解决冲突，可以根据事件的优先级和一定的策略调整不同事件开始的时间。

下面以 Cordio 源码为例，分析不同情况的处理方法。
2.1.1 新事件优先级更高

如果新事件优先级更高，新事件获胜，则移除旧的事件，插入新的事件，然后通过回调函数 abortCback 通知旧事件被取消了。回调函数针对不同的事件单独实现。

1. static bool_t SchResolveConflict(BbOpDesc_t *pItem, BbOpDesc_t *pTgt)
2. {
3.   schRemoveForConflict(pTgt);
4.   schInsertToEmptyList(pItem);
6.   if (pDeleted->abortCback) {
7.     pDeleted->abortCback(pDeleted);  
8.   }
9.   
10.   return TRUE;
11. }

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2.1.2 优先级相同

如果新事件优先级相同，就使用冲突回调函数 conflictCback 来决定怎么处理。回调函数针对不同的事件单独实现。

1. static bool_t SchIsBodResolvable(
2.   BbOpDesc_t *pItem,           // 新BOD
3.   BbOpDesc_t *pTgt,            // 现有BOD
4.   BbConflictAct_t conflictCback
5. )
6. {
7.   // 策略1: 比较重调度策略（优先级）
8.   if (pItem->reschPolicy < pTgt->reschPolicy) {
9.     return TRUE;  // 新BOD优先级更高，可以抢占
10.   }
11.   
12.   // 策略2: 优先级相同，使用冲突回调
13.   else if ((pItem->reschPolicy == pTgt->reschPolicy) &&
14.            conflictCback) {
15.     if (conflictCback(pItem, pTgt) == pItem) {
16.       return TRUE;  // 回调选择了新BOD
17.     }
18.   }
19.   
20.   // 策略3: 新BOD优先级更低或相同但无回调
21.   else {
22.     LL_TRACE_WARN2("!!! Scheduling conflict: existing=%u vs incoming=%u",
23.                    pTgt->reschPolicy, pItem->reschPolicy);
24.     return FALSE;  // 保留现有BOD
25.   }
26.   
27.   return FALSE;
28. }

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2.1.3 新事件优先级更低

如果新事件优先级更低，则保留旧事件，调整新事件的事件重新尝试插入。
例如一个普通的广播事件在调度时碰到了更高优先级的连接事件，广播事件重新计算下一次的广播事件，然后重新尝试调度。对于广播，错过一次几乎不影响用户体验。

1. static bool_t SchResolveConflict(
2.   BbOpDesc_t *pItem,  // 要插入的BOD
3.   BbOpDesc_t *pTgt    // 冲突的BOD
4. )
5. {
6.   BbOpDesc_t *pCur = pTgt;
7.   int numDeletedBod = 0;
8.   BbOpDesc_t *pDeleted[SCH_MAX_DELETE_BOD];  // 最多删除8个
9.   
10.   // 1. 遍历并移除所有冲突的BOD
11.   while (TRUE) {
12.    
13.     // 防止删除过多
14.     if (numDeletedBod == SCH_MAX_DELETE_BOD) {
15.       result = FALSE;
16.       break;
17.     }
18.    
19.     pDeleted[numDeletedBod++] = pCur;
20.    
21.     // 如果只与pCur冲突
22.     if ((pCur->pNext == NULL) ||
23.         SCH_IS_DONE_BEFORE(pItem, pCur->pNext)) {
24.       result = schRemoveForConflict(pCur);
25.       break;
26.     }
27.    
28.     // 继续移除下一个冲突的BOD
29.     if (!schRemoveForConflict(pCur)) {
30.       result = FALSE;
31.       break;
32.     }
33.    
34.     pCur = pCur->pNext;
35.   }
36.   
37.   // 2. 如果成功移除，插入新BOD
38.   if (result == TRUE) {
39.     if (pCur->pNext) {
40.       schInsertBefore(pItem, pCur->pNext);
41.     }
42.     else if (pTgt->pPrev) {
43.       schInsertAfter(pItem, pTgt->pPrev);
44.     }
45.     else {
46.       schInsertToEmptyList(pItem);
47.     }
48.    
49.     // 3. 调用所有被移除BOD的中止回调
50.     for (int i = 0; i < numDeletedBod; i++) {
51.       if (pDeleted[i]->abortCback) {
52.         pDeleted[i]->abortCback(pDeleted[i]);
53.       }
54.     }
55.   }
56.   
57.   return result;
58. }

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