嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植講義教材

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)——ARM與C/OS-Ⅱ第五講C/OS-Ⅱ移植分析和系統(tǒng)初始化北京航空航天大學(xué)嵌入式機(jī)電控制研究室提要12嵌入式系統(tǒng)的初始化C/OS-Ⅱ移植分析初始化程序的下載執(zhí)行目標(biāo)機(jī)宿主機(jī)1）通過編程器將可執(zhí)行目標(biāo)文件燒寫到BootROM（ROM、EPROM、FLASH）等；2）通過串行口和網(wǎng)口下載執(zhí)行目標(biāo)文件，要求宿主機(jī)系統(tǒng)上有數(shù)據(jù)傳輸工具程序、目標(biāo)機(jī)裝載器、嵌入式監(jiān)視器或目標(biāo)機(jī)系統(tǒng)上的調(diào)試代理；3）通過JTAG或BDM接口下載。嵌入式系統(tǒng)的初始化過程硬件初始化階段1.復(fù)位向量

ENTRYbResetHandler;fordebugbHandlerUndef;handlerUndefbHandlerSWI;SWIinterrupthandlerbHandlerPabort;handlerPAbortbHandlerDabort;handlerDAbortb. ;handlerReservedbHandlerIRQbHandlerFIQ嵌入式系統(tǒng)的初始化過程（2）硬件初始化階段2.最小硬件初始化1）設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫?，使嵌入式處理器處于一個(gè)已知的狀態(tài)：獲得CPU的類型。獲得或設(shè)置CPU的時(shí)鐘頻率。2）禁止中斷和高速緩存。3）初始化內(nèi)存控制器、內(nèi)存芯片和高速緩存單元，包括：得到內(nèi)存的開始地址。得到內(nèi)存的大小。如果有要求，則還需要進(jìn)行主存測(cè)試嵌入式系統(tǒng)的初始化過程（3）硬件初始化階段3.其余硬件初始化引導(dǎo)代碼調(diào)用合適的函數(shù)對(duì)目標(biāo)機(jī)系統(tǒng)上的全部硬件部件進(jìn)行初始化，包括：建立執(zhí)行處理程序。初始化中斷處理程序。初始化總線接口。初始化板級(jí)外設(shè)得到內(nèi)存的開始地址。嵌入式系統(tǒng)的初始化過程（4）RTOS初始化階段4.RTOS初始化1）RTOS初始化2）RTOS對(duì)象和服務(wù)初始化任務(wù)信號(hào)量定時(shí)器中斷內(nèi)存管理3）RTOS任務(wù)堆棧初始化4）RTOS擴(kuò)展部件初始化5）啟動(dòng)RTOS嵌入式系統(tǒng)的初始化過程（5）應(yīng)用程序初始化階段5.應(yīng)用程序初始化ARM7TDMI系統(tǒng)初始化的一般過程啟動(dòng)（系統(tǒng)上電/復(fù)位）從程序入口點(diǎn)關(guān)閉中斷初始化時(shí)鐘等硬件相關(guān)寄存器初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)初始化C所需要的存儲(chǔ)器空間調(diào)用C入口函數(shù)一、設(shè)置程序入口指針上電復(fù)位后直接到程序入口點(diǎn)執(zhí)行，入口點(diǎn)一般為一個(gè)跳轉(zhuǎn)表，跳轉(zhuǎn)到復(fù)位處理程序處開始執(zhí)行ARM7TDMI系統(tǒng)的初始化。啟動(dòng)程序首先必須定義入口指針，而且整個(gè)應(yīng)用程序只有一個(gè)入口指針。例：AREABoot,CODE,READONLYENTRY/*設(shè)置程序入口指針*/二、設(shè)置中斷向量ARM要求中斷向量必須設(shè)置在從OX00000000地址開始，連續(xù)8*4字節(jié)的地址空間。向量表包含一系列跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。對(duì)各未用中斷，使其指向一個(gè)含返回指令的啞函數(shù)，以防止錯(cuò)誤中斷引起系統(tǒng)的混亂。中斷向量表FIQ0x1C外部快速中斷IRQ0x18一般外部中斷(Reserved)0x14保留DataAbort0x10數(shù)據(jù)異常FrefetchAbort0x0C預(yù)取指異常Softwareint0x08軟件中斷Undef0x04未定義指令中斷Reset0x00復(fù)位中斷中斷向量表的程序AREABoot,CODE,READONLYENTRYBReset_handlerBUndef_HandlerBSWI_HandlerBPreAbort_HandlerB.;forreservedinterrupt,stophereBIRQ_handlerBFIQ_handler三、初始化時(shí)鐘和設(shè)置相關(guān)的寄存器通過設(shè)置時(shí)鐘控制器來確定CPU的工作頻率，設(shè)置中斷控制寄存器屏蔽中斷。四、初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)參考芯片手冊(cè)，設(shè)置與內(nèi)存映射相關(guān)的寄存器。五、初始化堆棧ARM處理器有好幾種運(yùn)行狀態(tài)（模式），各種狀態(tài)都需要有自己的堆棧，所以需要分別為這些堆棧分配空間并設(shè)置好各自的堆棧指針。如果系統(tǒng)使用了DRAM或其他外設(shè)，需要設(shè)置一些寄存器，以確定其刷新頻率、數(shù)據(jù)總線寬度等信息。有的系統(tǒng)還需設(shè)置一些寄存器來控制SDRAM、USB、網(wǎng)絡(luò)接口等。六、初始化C環(huán)境在目標(biāo)文件中，代碼、數(shù)據(jù)放在不同的段中。源文件編譯鏈接生成含.data、.text段的目標(biāo)文件，且鏈接器生成的.data段是以系統(tǒng)RAM為參考地址。故在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)制ROM或FLASH中的.data段到RAM，以完成對(duì)RAM的初始化。在初始化期間應(yīng)將系統(tǒng)需要讀寫的數(shù)據(jù)和變量從ROM復(fù)制到RAM里運(yùn)行。鏈接器產(chǎn)生的符號(hào)表符號(hào)由鏈接器自動(dòng)產(chǎn)生，只讀段（read-onlyRO）就是代碼段，讀寫段（read-writeRW）是已經(jīng)初始化的全局變量，而零初始化段（zero-initializedsectionZI）中存放未初始化的全局變量。初始化C環(huán)境（2）C環(huán)境初始化，就是利用上述符號(hào)初始化RW和ZI段以使后面使用的全局變量的C程序正常運(yùn)行。這里有兩個(gè)循環(huán)，第一個(gè)循環(huán)把預(yù)初始化的數(shù)據(jù)段（位于代碼段的后面）復(fù)制到RAM中，另一個(gè)循環(huán)把未初始化的數(shù)據(jù)段ZI初始化為0，也就是實(shí)現(xiàn)把從ROM中的.data段復(fù)制到RAM，對(duì)ZI段內(nèi)的數(shù)據(jù)初始化為0，以完成對(duì)C環(huán)境的初始化。ROM地址的重映射(remap)0x0200（bootcode)0x0100(Reset_handler)……BReset_Handler0x0000Flash(remap)0x0204（bootcode)0x0200(Reset_handler)BReset_Handler0x0000RAM初始化C環(huán)境（3）七、呼叫C程序?qū)ain函數(shù)的調(diào)用進(jìn)入μC/OS的入口，通過這個(gè)入口就進(jìn)入μC/OS的主函數(shù)，啟動(dòng)對(duì)μC/OS的初始化。例IMPORTMainbMain;CEntryμC/OS系統(tǒng)的初始化完成了前面的硬件初始化和運(yùn)行環(huán)境的相關(guān)設(shè)置后，進(jìn)入Main()，Main()是μC/OS的入口函數(shù)，啟動(dòng)對(duì)μC/OS的初始化。ARM7的硬件抽象層——uHALμC/OSARM公司為操作系統(tǒng)的開發(fā)提供了一個(gè)硬件抽象層HAL，稱為uHAL。從結(jié)構(gòu)上看，uHAL是一組庫程序，需要說明的是，uHAL并不是專門為μC/OS準(zhǔn)備的，甚至也不是專為操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備的。uHAL只是個(gè)針對(duì)ARM核的函數(shù)庫。μC/OS是建立在uHAL的基礎(chǔ)之上的。μC/OS系統(tǒng)的初始化（2）ARMTargetInit()函數(shù)結(jié)構(gòu)ARMTargetInit()調(diào)uHAL打印接口打印系統(tǒng)信息調(diào)用uHAL函數(shù)禁止所有中斷調(diào)用uHAL函數(shù)對(duì)中斷初始化uHAL函數(shù)對(duì)ARM計(jì)數(shù)器初始化結(jié)束uHAL的功能uHAL的作用之一是在操作系統(tǒng)本身進(jìn)入正常運(yùn)行之前，為系統(tǒng)提供基本的輸入輸出手段，例如uHALr_printf()等。uHAL還要為操作系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)備一個(gè)基本的運(yùn)行環(huán)境，具體包括下列各種初始化：通過uHAL_ResetMMU()，將MMU設(shè)置在一個(gè)確定的初始狀態(tài)。通過ARMDisable()關(guān)閉中斷。通過uHAL_InitInterrupts()設(shè)置中斷向量處理程序。通過uHAL_InitTimer()對(duì)系統(tǒng)使用的計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。ARMTargetStart()的分析創(chuàng)建了任務(wù)之后，ARMTargetStart()調(diào)用uHALr_InstallSystemTimer()創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，為時(shí)鐘中斷做好準(zhǔn)備。提要12嵌入式系統(tǒng)的初始化C/OS-Ⅱ移植分析操作系統(tǒng)移植的概念所謂操作系統(tǒng)的移植，是指使一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠在某個(gè)微處理器平臺(tái)上運(yùn)行。

COS-II的主要代碼都是由標(biāo)準(zhǔn)的C語言寫成的，移植方便。移植的主要工作是修改部分與處理器硬件相關(guān)的代碼。移植的層次操作系統(tǒng)的移植大體可以分為兩個(gè)層次：跨體系結(jié)構(gòu)的移植。針對(duì)特定處理器的移植。移植

COS-II滿足的條件處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼。在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷。處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷（通常在10-100Hz之間）。處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧。處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲(chǔ)和讀出到堆棧（或者內(nèi)存）的指令。

什么是可重入代碼可重入的代碼指的是一段代碼（比如：一個(gè)函數(shù)）可以被多個(gè)任務(wù)同時(shí)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心會(huì)破壞數(shù)據(jù)。也就是說，可重入型函數(shù)在任何時(shí)候都可以被中斷執(zhí)行，過一段時(shí)間以后又可以繼續(xù)運(yùn)行，而不會(huì)因?yàn)樵诤瘮?shù)中斷的時(shí)候被其他的任務(wù)重新調(diào)用，影響函數(shù)中的數(shù)據(jù)?？芍厝氪a舉例 程序1：可重入型函數(shù) voidswap(int*x,int*y) { inttemp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; }非可重入代碼舉例程序2：非可重入型函數(shù) inttemp; voidswap(int*x,int*y) { temp=*x; *x=*y; *y=temp; }返回不可重入函數(shù)被中斷破壞如何使函數(shù)具有可重入性使Swap()函數(shù)具有可重入性：把Temp定義為局部變量。調(diào)用Swap()函數(shù)之前關(guān)中斷，調(diào)動(dòng)后再開中斷。用信號(hào)量禁止該函數(shù)在使用過程中被再次調(diào)用。打開/關(guān)閉中斷在

COS-II中，可以通過：OS_ENTER_CRITICAL()OS_EXIT_CRITICAL()宏來控制系統(tǒng)關(guān)閉或者打開中斷。這需要處理器的支持。在ARM7TDMI的處理器上，可以設(shè)置相應(yīng)的寄存器來關(guān)閉或者打開系統(tǒng)的所有中斷。處理器支持中斷并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷

COS-II是通過處理器產(chǎn)生的定時(shí)器的中斷來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)之間的調(diào)度的。ARM7TDMI的處理器上可以產(chǎn)生定時(shí)器中斷。處理器支持硬件堆棧

COS-II進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的時(shí)候，會(huì)把當(dāng)前任務(wù)的CPU寄存器存放到此任務(wù)的堆棧中，然后，再?gòu)牧硪粋€(gè)任務(wù)的堆棧中恢復(fù)原來的工作寄存器，繼續(xù)運(yùn)行另一個(gè)任務(wù)。所以，寄存器的入棧和出棧是

COS-II多任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)。ARM7處理器中有專門的指令處理堆棧，可以靈活的使用堆棧。移植對(duì)開發(fā)工具的要求移植COS-II需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的C交叉編譯器。

由于移植時(shí)需要對(duì)CPU的寄存器進(jìn)行操作，所以需要C交叉編譯器能夠支持匯編語言程序。嵌入式C編譯器一般都包括匯編器、鏈接器和定位器。鏈接器是用來將不同的模塊（編譯或匯編過的文件）鏈接成目標(biāo)文件；定位器則允許將代碼和數(shù)據(jù)放置在目標(biāo)處理器的指定內(nèi)存空間中。移植μC/OS-II要點(diǎn)(1)開關(guān)中斷的方式。推薦使用method3{#ifOS_CRITICAL_METHOD==3 OS_CPU_SRcpu_sr;#endif… OS_ENTER_CRITICAL();… OS_EXIT_CRITICAL();}使用method3方式的開關(guān)中斷#defineOS_ENTER_CRITICAL() {cpu_sr=INTS_OFF();}#defineOS_EXIT_CRITICAL() {if(cpu_sr==0)INTS_ON();}ARM的中斷模式設(shè)備的中斷在ARM中被映射到了兩個(gè)異常中斷中——FIQ和IRQ。通過控制CPSR中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位，可以開啟或者關(guān)閉中斷。為了方便和統(tǒng)一μC/OS-II系統(tǒng)中斷的處理，只使用了IRQ模式的中斷。移植μC/OS-II要點(diǎn)(2)——系統(tǒng)中斷的處理所有中斷的調(diào)用都需要經(jīng)過系統(tǒng)的接管。中斷處理函數(shù)調(diào)用前后需要通知系統(tǒng)。例如： OSIntEnter(); yourInterruptFun(); OSIntExit();OSIntExit的意義ARM的工作模式ARM處理器有7種操作模式:用戶模式(usr)正常的程序執(zhí)行模式?？焖僦袛嗄Ｊ?fiq)

支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理。中斷模式(irq)

用于通用中斷處理。管理員模式(svc)

操作系統(tǒng)的保護(hù)模式。中止模式(abt)

支持虛擬內(nèi)存和/或內(nèi)存保護(hù)等異常。系統(tǒng)模式(sys)

支持操作系統(tǒng)的特殊用戶模式(運(yùn)行操作系統(tǒng)任務(wù)）。未定義模式(und)

支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。除了用戶模式外，其他模式均可視為特權(quán)模式ARM的寄存器（1）37個(gè)寄存器：31個(gè)通用32位寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器PC。6個(gè)狀態(tài)寄存器。15個(gè)通用寄存器

(R0toR14),以及2個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器（PC）在任何時(shí)候都中可見的?？梢姷募拇嫫魅Q于處理器的模式，不同的模式映射了不同的工作寄存器。ARM寄存器的組織注:表明用戶或系統(tǒng)模式使用的正常寄存器已經(jīng)被異常模式指定的另一個(gè)寄存器取代ARM的寄存器（2）R0到

R15可以直接訪問。R0到

R14是通用寄存器。R13:堆棧指針

(sp)(通常)。每種處理器模式都有單獨(dú)的堆棧。R14:鏈接寄存器(lr)。R15：程序計(jì)數(shù)器

(PC)。CPSR：當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，包括代碼標(biāo)志狀態(tài)和當(dāng)前模式位。5個(gè)SPSR(程序狀態(tài)保存寄存器):當(dāng)異常發(fā)生時(shí)保存CPSR狀態(tài)。μC/OS-II在ARM上的任務(wù)切換任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換；中斷級(jí)的任務(wù)切換。中斷處理過程OSIntExit()voidOSIntExit(void){OS_ENTER_CRITICAL(); (1)if((--OSIntNesting|OSLockNesting)==0){(2)OSIntExitY=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];(3)OSPrioHighRdy=(INT8U)((OSIntExitY<<3)+OSUnMapTbl[OSRdyTbl[OSIntExitY]]);if(OSPrioHighRdy!=OSPrioCur){OSTCBHighRdy=OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++;OSIntCtxSw(); (4)}}OS_EXIT_CRITICAL();}OSIntExit的關(guān)鍵——OSIntCtxSw實(shí)現(xiàn)中斷級(jí)的任務(wù)切換ARM在棧指針調(diào)整過程中的優(yōu)勢(shì)移植μC/OS-II要點(diǎn)(3)——Thumb帶來的問題很多ARM內(nèi)核集成了16位thumb指令集。Thumb可以在一定程度上節(jié)省代碼空間，提高系統(tǒng)效率。Thumb會(huì)給中斷級(jí)的任務(wù)切換帶來麻煩。CPSR中的T位不能直接操作。Thumb狀態(tài)將導(dǎo)致CPSR恢復(fù)以后的指令不能運(yùn)行。解決辦法：對(duì)Thumb的使用必須保證原子操作。專門對(duì)任務(wù)切換中Thumb的情況作處理。建議，小心使用C編譯器，盡量不使用Thumb。移植μC/OS-II的要點(diǎn)(4)—何時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)定時(shí)器如果在OSStart之前啟動(dòng)定時(shí)器，則系統(tǒng)可能無法正確執(zhí)行完OSStartHighRdy。OSStart函數(shù)直接調(diào)用OSStartHighRdy去執(zhí)行最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，OSStart不返回。系統(tǒng)定時(shí)器應(yīng)該在系統(tǒng)的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)中啟動(dòng)。使用OSRunning變量來控制操作系統(tǒng)的運(yùn)行。在我們的移植版本中，使用了μC/OS-II中的保留任務(wù)1作為系統(tǒng)任務(wù)，負(fù)責(zé)啟動(dòng)定時(shí)器。例：C/OS-II在S3C44B0X上的移植設(shè)置OS_CPU.H中與處理器和編譯器相關(guān)的代碼。用C語言編寫六個(gè)操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU_C.C）。用匯編語言編寫四個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU.ASM）。設(shè)置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼OS_CPU.H中定義了與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型。比如：INT8U、INT8S等。與ARM處理器相關(guān)的代碼，使用OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()宏開啟／關(guān)閉中斷。設(shè)置堆棧的增長(zhǎng)方向：堆棧由高地址向低地址增長(zhǎng)。設(shè)置includes.htypedefunsignedcharBOOLEAN;typedefunsignedcharINT8U;typedefsignedcharINT8S;typedefunsignedintINT16U;typedefsignedintINT16S;typedefunsignedlongINT32U;typedefsignedlongINT32S;typedeffloatFP32;typedefdoubleFP64;typedefunsignedlongOS_STK;typedefunsignedlongOS_CPU_SR;externintINTS_OFF(void);externvoidINTS_ON(void);#defineOS_ENTER_CRITICAL(){cpu_sr=INTS_OFF();}#defineOS_EXIT_CRITICAL(){if(cpu_sr==0)INTS_ON();}#defineOS_STK_GROWTH1 /*從高向低*/程序狀態(tài)寄存器條件位：N=1-結(jié)果為負(fù),0-結(jié)果為正或0Z=1-結(jié)果為0,0-結(jié)果不為0C=1-進(jìn)位，0-借位V=1-結(jié)果溢出，0結(jié)果沒溢出Q位：僅ARM5TE/J架構(gòu)支持指示增強(qiáng)型DSP指令是否溢出J位僅ARM5TE/J架構(gòu)支持J=1:處理器處于Jazelle狀態(tài)中斷禁止位：I=1:禁止IRQF=1:禁止FIQTBit僅ARMxT架構(gòu)支持T=0:處理器處于ARM狀態(tài)T=1:處理器處于Thumb狀態(tài)Mode位(處理器模式位):0b10000 User0b10001 FIQ0b10010 IRQ0b10011 Supervisor0b10111 Abort0b11011 Undefined0b11111 System2731NZCVQ2867IFTmode1623

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54024fsxc

UndefinedJ打開/關(guān)閉中斷 EXPORTINTS_OFF EXPORTINTS_ONINTS_OFFmrsr0,cpsr;currentCSRmovr1,r0;makeacopyformaskingorrr1,r1,#0xC0;maskoffintbitsmsrCPSR_cxsf,r1;disableintsandr0,r0,#0x80;returnIRQbitmovpc,lr;returnINTS_ONmrsr0,cpsr;currentCSRbicr0,r0,#0x80;maskonintsmsrCPSR_cxsf,r0;enableintsmovpc,lr;return…110000007031…100000007031…IFTMode7031設(shè)置OS_STK_GROWTH絕大多數(shù)的微處理器和微控制器的堆棧是從上往下長(zhǎng)的。但是某些處理器是用另外一種方式工作的。

C/OS-Ⅱ被設(shè)計(jì)成兩種情況都可以處理，只要在結(jié)構(gòu)常量OS_STK_GROWTH中指定堆棧的生長(zhǎng)方式就可以了。置OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從下往上長(zhǎng)。置OS_STK_GROWTH為1表示堆棧從上往下長(zhǎng)。用C語言編寫六個(gè)操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)void*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd),void*pdata,void*ptos,INT16Uopt)voidOSTaskCreateHook(OS_TCB*ptcb)voidOSTaskDelHook(OS_TCB*ptcb)voidOSTaskSwHook(void)voidOSTaskStatHook(void)voidOSTimeTickHook(void)后5個(gè)函數(shù)為接口函數(shù)，可以不加代碼。OSTaskStkInitOSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通過調(diào)用OSTaskStkInit()來初始化任務(wù)的堆棧結(jié)構(gòu)。因此堆棧看起來就像剛發(fā)生過中斷并將所有的寄存器保存到堆棧中的情形一樣。這里我們定義了堆棧是從上往下長(zhǎng)的。在用戶建立任務(wù)時(shí)，用戶傳遞任務(wù)的地址、pdata指針、任務(wù)的堆棧棧頂和任務(wù)的優(yōu)先級(jí)給OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()。一旦用戶初始化了堆棧，OSTaskStkInit()就需要返回堆棧指針?biāo)傅牡刂贰STaskCreate()和OSTaskCreateExt()會(huì)獲得該地址并將它保存到任務(wù)控制塊（OS_TCB）中。堆棧初始化低地址內(nèi)存存儲(chǔ)的處理器寄存器值中斷返回地址處理器狀態(tài)字任務(wù)起始地址pdata高地址內(nèi)存堆棧指針堆棧增長(zhǎng)方向ARM系統(tǒng)的堆棧初始化堆棧指針SP堆棧增長(zhǎng)方向低端內(nèi)存?zhèn)浞莩绦驙顟B(tài)寄存器SPSR當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR任務(wù)傳遞參數(shù)R0(pdata)R1……R11R12中斷返回地址LR任務(wù)起始地址ptos(PC)高端內(nèi)存OSTaskStkInitOS_STK*OSTaskStkInit(void(*task)(void*pd),void*pdata,OS_STK*ptos,INT16Uopt){unsignedint*stk;stk=(unsignedint*)ptos;/*Loadstackpointer*///USE_ARG(opt);opt++;/*buildastackforthenewtask*/*--stk=(unsignedint)task;/*pc*/*--stk=(unsignedint)task;/*lr*/*--stk=12;/*r12*/*--stk=11;/*r11*/*--stk=10;/*r10*/*--stk=9;/*r9*/*--stk=8;/*r8*/*--stk=7;/*r7*/*--stk=6;/*r6*/*--stk=5;/*r5*/*--stk=4;/*r4*/*--stk=3;/*r3*/*--stk=2;/*r2*/*--stk=1;/*r1*/*--stk=(unsignedint)pdata;/*r0*/*--stk=(SUPMODE); /*cpsr*/*--stk=(SUPMODE); /*spsr*/return((OS_STK*)stk);}OSTaskCreateHook當(dāng)用OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()建立任務(wù)的時(shí)候就會(huì)調(diào)用OSTaskCreateHook()。該函數(shù)允許用戶或使用移植實(shí)例的用戶擴(kuò)展

C/OS-Ⅱ功能。當(dāng)

C/OS-Ⅱ設(shè)置完了自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，會(huì)在調(diào)用任務(wù)調(diào)度程序之前調(diào)用OSTaskCreateHook()。該函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候中斷是禁止的。因此用戶應(yīng)盡量減少該函數(shù)中的代碼以縮短中斷的響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)OSTaskCreateHook()被調(diào)用的時(shí)候，它會(huì)收到指向已建立任務(wù)的OS_TCB的指針，這樣它就可以訪問所有的結(jié)構(gòu)成員了。函數(shù)原型：voidOSTaskCreateHook(OS_TCB*ptcb){ptcb=ptcb;}OSTaskDelHook

當(dāng)任務(wù)被刪除的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用OSTaskDelHook()函數(shù)。該函數(shù)在把任務(wù)從

C/OS-Ⅱ的內(nèi)部任務(wù)鏈表中刪除之前被調(diào)用。當(dāng)該函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候，它會(huì)收到指向正被刪除任務(wù)的OS_TCB的指針，這樣它就可以訪問所有的結(jié)構(gòu)成員了。OSTaskDelHook()可以來檢驗(yàn)TCB擴(kuò)展是否被建立（一個(gè)非空指針），并進(jìn)行一些清除操作。函數(shù)原型：voidOSTaskDelHook(OS_TCB*ptcb){ptcb=ptcb;}OSTaskSwHook當(dāng)發(fā)生任務(wù)切換的時(shí)候就會(huì)調(diào)用OSTaskSwHook()。OSTaskSwHook()可以直接訪問OSTCBCur和OSTCBHighRdy，因?yàn)樗鼈兪侨肿兞?。OSTCBCur指向被切換出去的任務(wù)OS_TCB，而OSTCBHighRdy指向新任務(wù)OS_TCB。注意在調(diào)用OSTaskSwHook()期間中斷一直是被禁止的。因此用戶應(yīng)盡量減少該函數(shù)中的代碼以縮短中斷的響應(yīng)時(shí)間。函數(shù)原型：voidOSTaskSwHook(void){#if0if(OSRunning==TRUE){/*保存擬被掛起任務(wù)的寄存器；}/*恢復(fù)擬被運(yùn)行任務(wù)的寄存器；#endif}OSTaskStatHookOSTaskStatHook()每秒鐘都會(huì)被OSTaskStat()調(diào)用一次。用戶可以用OSTaskStatHook()來擴(kuò)展統(tǒng)計(jì)功能。例如，用戶可以保持并顯示每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，每個(gè)任務(wù)所用的CPU份額，以及每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的頻率等。函數(shù)原型：voidOSTaskStatHook(void)OSTimeTickHookOSTimeTickHook()在每個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍都會(huì)被OSTaskTick()調(diào)用。實(shí)際上，OSTimeTickHook()是在節(jié)拍被

C/OS-Ⅱ真正處理，并通知用戶的移植實(shí)例或應(yīng)用程序之前被調(diào)用的。函數(shù)原型：voidOSTimeTickHook(void)用匯編語言編寫四個(gè)

與處理器相關(guān)的函數(shù)OSStartHighRdy()OSCtxSw()OSIntCtxSw()OSTickISR()OSStartHighRdy()：運(yùn)行優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)

OSStartHighRdy LDR r4,addr_OSTCBCur ;得到當(dāng)前任務(wù)TCB地址 LDR r5,addr_OSTCBHighRdy ;得到最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)TCB地址 LDR r5,[r5] ;獲得堆棧指針 LDR sp,[r5] ;轉(zhuǎn)移到新的堆棧中 STR r5,[r4] ;設(shè)置新的當(dāng)前任務(wù)TCB地址 LDMFD sp!,{r4} ; MSR SPSR,r4 LDMFD sp!,{r4} ;從棧頂獲得新的狀態(tài) MSR CPSR,r4 ;CPSR處于SVC32Mode摸式 LDMFD sp!,{r0-r12,lr,pc} ;運(yùn)行新的任務(wù)OSCtxSw()的原型

voidOSCtxSw(void){

保存處理器寄存器;

將當(dāng)前任務(wù)的堆棧指針保存到當(dāng)前任務(wù)的OS_TCB中:OSTCBCur->OSTCBStkPtr=Stackpointer;

調(diào)用用戶定義的OSTaskSwHook();OSTCBCur=OSTCBHighRdy;OSPrioCur=OSPrioHighRdy;

得到需要恢復(fù)的任務(wù)的堆棧指針:Stackpointer=OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

將所有處理器寄存器從新任務(wù)的堆棧中恢復(fù)出來;

執(zhí)行中斷返回指令;}OS_TASK_SW()；任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)（1）

OS_TASK_SW STMFD sp!,{lr} ;保存pc STMFD sp!,{lr} ;保存lr STMFD sp!,{r0-r12} ;保存寄存器和返回地址 MRS r4,CPSR STMFD sp!,{r4} ;保存當(dāng)前的PSR MRS r4,SPSR STMFD sp!,{r4} ;保存SPSR ;OSPrioCur=OSPrioHighRdy LDR r4,addr_OSPrioCur LDR r5,addr_OSPrioHighRdy

LDRB r6,[r5] STRB r6,[r4]

OS_TASK_SW()：任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)（2）

;得到當(dāng)前任務(wù)TCB地址 LDR r4,addr_OSTCBCur LDR r5,[r4] STR sp,[r5] ;保存sp在被占先的任務(wù)的TCB ;得到最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)TCB地址 LDR r6,addr_OSTCBHighRdy LDR r6,[r6] LDR sp,[r6] ;得到新任務(wù)堆棧指針 ;OSTCBCur=OSTCBHighRdy STR r6,[r4] ;設(shè)置新的當(dāng)前任務(wù)的TCB地址;保存任務(wù)方式寄存器 LDMFD sp!,{r4} MSR SPSR,r4 LDMFD sp!,{r4} MSR CPSR,r4;返回到新任務(wù)的上下文 LDMFD sp!,{r0-r12,lr,pc}中斷服務(wù)關(guān)于棧指針調(diào)整棧指針調(diào)整調(diào)整堆棧指針（加一個(gè)數(shù)在堆棧指針上）來完成的。加在堆棧指針上的數(shù)必須是明確的，而這個(gè)數(shù)主要依賴于移植的目標(biāo)處理器(地址空間可能是16，32或64位)，所用的編譯器，編譯器選項(xiàng)，內(nèi)存模式等等。另外，處理器狀態(tài)字可能是8，16，32甚至64位寬，并且OSIntExit()可能會(huì)分配局部變量。有些處理器允許用戶直接增加常量到堆棧指針中，而有些則不允許。在后一種情況下，可以通過簡(jiǎn)單的執(zhí)行一定數(shù)量的pop（出棧）指令來實(shí)現(xiàn)相同的功能。一旦堆棧指針完成調(diào)整，新的堆棧指針會(huì)被保存到被切換出去的任務(wù)的OS_TCB中。OSIntCtxSW的實(shí)現(xiàn)OSIntCtxSw()的原型

voidOSIntCtxSw(void){

調(diào)整堆棧指針來去掉在調(diào)用：OSIntExit(),OSIntCtxSw()過程中壓入堆棧的多余內(nèi)容;

將當(dāng)前任務(wù)堆棧指針保存到當(dāng)前任務(wù)的OS_TCB中:OSTCBCur->OSTCBStkPtr=堆棧指針;

調(diào)用用戶定義的OSTaskSwHook();OSTCBCur=OSTCBHighRdy;OSPrioCur=OSPrioHighRdy;

得到需要恢復(fù)的任務(wù)的堆棧指針:

堆棧指針=OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;

將所有處理器寄存器從新任務(wù)的堆棧中恢復(fù)出來;

執(zhí)行中斷返回指令;}OSIntCtxSW()；中斷級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)（1）

OSIntCtxSwaddr7,sp,#16;保存寄存器指針LDR sp,=IRQStack ;FIQ_STACKmrsr1,SPSR;得到暫停的PSRorrr1,r1,#0xC0;關(guān)閉IRQ,FIQ.msrCPSR_cxsf,r1;轉(zhuǎn)換模式(應(yīng)該是SVC_MODE)ldrr0,[r7,#52];從IRQ堆棧中得到IRQ'sLR(任務(wù)PC)subr0,r0,#4;當(dāng)前PC地址是(saved_LR-4)STMFD sp!,{r0} ;保存任務(wù)PCSTMFD sp!,{lr} ;保存LRmovlr,r7;保存FIQ堆棧ptrinLR(轉(zhuǎn)到nuker7)ldmfdlr!,{r0-r12};從FIQ堆棧中得到保存的寄存器STMFD sp!,{r0-r12} ;在任務(wù)堆棧中保存寄存器 OSIntCtxSW()；中斷級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)（2）

;在任務(wù)堆棧上保存PSR和任務(wù)PSRMRS r4,CPSRbicr4,r4,#0xC0;使中斷位處于使能態(tài)STMFD sp!,{r4} ;保存任務(wù)當(dāng)前PSRMRS r4,SPSRSTMFD sp!,{r4} ;SPSR;OSPrioCur=OSPrioHighRdy//改變當(dāng)前程序LDR r4,addr_OSPrioCurLDR r5,addr_OSPrioHighRdyLDRB r6,[r5]STRB r6,[r4];得到被占先的任務(wù)TCBLDR r4,addr_OSTCBCurLDR r5,[r4]STR sp,[r5] ;保存sp在被占先的任務(wù)的TCBOSIntCtxSW()；中斷級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)（3）

;得到新任務(wù)TCB地址LDR r6,addr_OSTCBHighRdyLDR r6,[r6]LDR sp,[r6] ;得到新任務(wù)堆棧指針;OSTCBCur=OSTCBH