uCOS-II移植之os_cpu_a.asm文件说明

最新推荐文章于 2023-09-26 17:42:14 发布

原创最新推荐文章于 2023-09-26 17:42:14 发布 · 1.9k 阅读

13 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#ucos-ii #移植

uCOS-II整理专栏收录该内容

5 篇文章

订阅专栏

uCOS-II移植需要需要改动的文件主要有有os_cpu_a.asm、 .c、os_cpu.h三个文件，首先来讲一下汇编文件os_cpu_a.asm。
os_cpu_a.asm中用到的汇编知识及语法：
1、EXTERN：用于声明变脸，表示被声明的变量在其他文件中定义，在本文件中使用
2、EXPORT：用于定义变量，且此变量被其他文件所使用的，与之相对的是IMPORT,表示只能在本文件中使用。
3、MRS/MSR：读/写特殊功能寄存器（xPSR,PRIMASK,FAULTMASK,BASEPRI,CONTROL，这些特殊功能寄存器只能被这两个指令访问）
4、CPSID/CPSIE     I/F：开启/关闭中断/异常，这是CM3内核专门设置的一条快速开关指令。
.......
其他一些指令为汇编常用指令。
另外再讲一个知识点：PSP和MSP
堆栈，一般是程序运行时用来临时存储数据的存储结构，符合后进先出的原则，就像抽屉一样，后放进的东西总是要先拿出来。
PSP:进程堆栈指针，一般任务运行时使用的是这个堆栈
MSP：主堆栈指针，系统级的代码运行于这个堆栈，比如异常/中断例程，内核。
首先来说一下OS_CPU_SR_Save函数，代码如下：

OS_CPU_SR_Save
    MRS     R0, PRIMASK             ;保存PRIMASK（中断屏蔽寄存器）内容到R0中                            
    CPSID   I                       ;关闭中断                           
    BX      LR                      ;BX为跳转指令，跳转到LR所指向的地址。相当于退出此函数

PRIMASK这个寄存器是只有单一比特的寄存器，置1表示关掉所有可屏蔽的异常，置0则不关闭任何中断。LR寄存器为连接寄存器，它用于在调用子程序时存储返回地址。OS_CPU_SR_Save（）函数被OS_ENTER_CRITICAL（）函数调用，而OS_ENTER_CRITICAL（）的作用是关闭所有中断或者说进入临界段，防止某些不允许被中断的代码收到干扰，所以在关闭中断时需要调用OS_CPU_SR_Save（）函数将与中断有关的PRIMASK保存到堆栈中，当下次重新开启中断时再将他从堆栈中恢复到PRIMASK中，就好像没发生什么一样。
既然有OS_CPU_SR_Save（）保存函数，就肯定有恢复函数OS_CPU_SR_Restore

OS_CPU_SR_Restore
    MSR     PRIMASK, R0                                         ;将之前PRIMASK保存的信息重新还给PRIMASK
    BX      LR                                                  ;跳转至LR所给地址，相当于退出此函数。

此函数功能就像之前所述的将保存的内容恢复到PRIMASK中。此函数一般被OS_EXIT_CRITICAL()函数调用，OS_EXIT_CRITICAL()的作用是开启中断或者说退出临界段。
接着来说说OSStartHighRdy函数,代码如下：

OSStartHighRdy
    LDR     R0, =NVIC_SYSPRI14                                  ; 
    LDR     R1, =NVIC_PENDSV_PRI                                ; 
    STRB    R1, [R0]                                            ; 将PendSV优先级保存到优先级寄存器NVIC_SYSPRI14中

    MOVS    R0, #0                                              ; 
    MSR     PSP, R0                                             ;PSP=0 

    LDR     R0, =OSRunning                                      ; 
    MOVS    R1, #1
    STRB    R1, [R0]                                            ;OSRunning=1

    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL                                  ; 
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]                                            ;NVIC_INT_CTRL=NVIC_PENDSVSET，即触发一次PendSV中断。

    CPSIE   I                                                   ; 开启中断

OSStartHighRdy由OSStart（）调用，用来启动最高优先级任务，当然任务必须在OSStart（）调用前被创建。其中PSP=0是用来告诉具体的任务切换程序这是第一次进行任务切换，做过切换后PSP就不会是0了。需要注意的是，程序中出现了=NVIC_SYSPRI14，NVIC_SYSPRI14表示0xE000ED22这个数，所以LDR     R0, =NVIC_SYSPRI14这条指令就相当于是吧0xE000ED22这个地址保存到R0中，即RO指向0xE000ED22这个地址中的内容，不加“=”会把0xE000ED22地址中所存储的内容放到R0中去。
另外，需要说明的是在CM3内核中，真正的任务之间的切换是由PendSV中断来处理的，而不是OSCtxSw或者OSIntCtxSw。
既然讲到了OSCtxSw和OSIntCtxSw，那就来讲讲它们。代码如下:

OSCtxSw
    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL                                  ; 
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]                  ;NVIC_INT_CTRL=NVIC_PENDSVSET，即触发一次PendSV中断,进行任务调度。
    BX      LR

OSIntCtxSw
    LDR     R0, =NVIC_INT_CTRL                             ; 
    LDR     R1, =NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]                  ;NVIC_INT_CTRL=NVIC_PENDSVSET，即触发一次PendSV中断,进行任务调度。
    BX      LR

这两位是孪生兄弟，长得一模一样，但是它们的含义却不相同。OSCtxSw用于正常的任务切换，切位任务级调度，而OSIntCtxSw用于在中断结束后进行任务调度，称为中断级调度。
最后我们来讲讲真正的任务切换函数OS_CPU_PendSVHandler函数。在此之前先来说明一下CM3的寄存器。
CM3有通用目的寄存器R0~R12，用于暂时存储数据；堆栈指针寄存器R13;链接寄存器R14，即LR;程序寄存器R15，存储着下一条要执行的指令的地址。
函数代码如下:

OS_CPU_PendSVHandler
    CPSID   I                              ; 关闭中断
    MRS     R0, PSP                        ; PSP is process stack pointer
    CBZ     R0, OS_CPU_PendSVHandler_nosave         ; PSP是否为0，不为0继续执行，为0则ti奥转到OS_CPU_PendSVHandler_nosave处，即判断是否为第一次进行任务切换。

    SUBS    R0, R0, #0x20                  ; 切换到存储R4~R11寄存器的堆栈地址
    STM     R0, {R4-R11}                   ; 存储R4~R11寄存器

    LDR     R1, =OSTCBCur                  ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP;
    LDR     R1, [R1]
    STR     R0, [R1]                       ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr指向SP，即切换到下一个任务。
OS_CPU_PendSVHandler_nosave
    PUSH    {R14}                                        ; Save LR exc_return value
    LDR     R0, =OSTaskSwHook                            ; OSTaskSwHook();
    BLX     R0
    POP     {R14}

    LDR     R0, =OSPrioCur                               ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy;
    LDR     R1, =OSPrioHighRdy
    LDRB    R2, [R1]
    STRB    R2, [R0]

    LDR     R0, =OSTCBCur                                ; OSTCBCur  = OSTCBHighRdy;
    LDR     R1, =OSTCBHighRdy
    LDR     R2, [R1]
    STR     R2, [R0]

    LDR     R0, [R2]            ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr;
    LDM     R0, {R4-R11}        ; 恢复R4~R11
    ADDS    R0, R0, #0x20       ; 调整任务堆栈指针
    MSR     PSP, R0             ; Load PSP with new process SP
    ORR     LR, LR, #0x04       ; Ensure exception return uses process stack
    CPSIE   I
    BX      LR                  ; Exception return will restore remaining context

由于CM3内核自动将R0~R3，R12保存到任务堆栈，所以只需要手动保存R4~R11即可。其他说明见代码注释。