46、Cortex-M处理器中RTOS操作原理与实现

Cortex-M处理器中RTOS操作原理与实现

1. Trusted Firmware-M与OS辅助API

Trusted Firmware-M包含OS辅助API，这些API与非安全RTOS交互，以支持协调切换和上下文切换操作。这些API和Trusted Firmware-M的源代码都是开源的。更多相关信息可参考嵌入式世界发表的论文 “How should an RTOS work in a TrustZone for Armv8 - M environment”，关于Trusted Firmware - M的更多信息，包括如何获取其源代码，可访问https://www.trustedfirmware.org/ 。

2. 简单OS的启动

为简化示例，假设未实现或未使用TrustZone，所有操作都在非安全状态下进行。系统启动时处于特权状态（非安全）并使用MSP（MSP_NS），第一个应用线程在非特权状态下执行并使用PSP。

RTOS的初始化可按以下步骤进行：
1. 初始化所有将使用的线程的堆栈帧。
2. 为周期性的OS滴答中断初始化SysTick。
3. 写入CONTROL寄存器，设置位0和位1，将线程执行状态切换到非特权状态，并选择PSP作为当前堆栈指针。
4. 跳转到第一个应用线程的起始点。

然而，如果需要启用MPU进行内存保护，上述方法将无法工作，原因如下：
- 出于安全原因，MPU需要在进入应用线程之前启用，并且处理器需要切换到非特权级别。
- 用于启动第一个应用线程的OS代码不能在非特权级别执行。因为一旦启用MPU并将处理器切换到非特权状态，位于仅允许特权访问的内存区