UCOS学习日（2）-任务堆栈和任务切换的更详细的剖析

任务堆栈

昨天详细说了任务控制块，今天接着说一下任务堆栈
昨天说到STM32的堆栈地址是默认这种类型的，简单的说就是,栈顶高地址，向下增长
◎ Full descending 满递减堆栈 堆栈首部是高地址，堆栈向低地址增长。栈指针总是指向堆栈最后一个元素(最后一个元素是最后压入的数据)。

任务控制块及其链表

UCOS中一次定义了两个链表。一个空白的任务控制块链表，一个是已经初始化好分配给任务的任务控制块链表（这样系统会有更快的执行效率）
UCOS中有一个变量专门记录当前任务控制块的指针—OSTCBCur
如果UCOS删除一个任务，那么被删除的任务的任务控制块，就会归还给空白的任务控制块链表

已经分配给任务的TCB（任务控制块）就连接在一起。

UCOS还用了一个OSTCBPrioTbl[]指针数组，把已经创建好的任务的TCB地址，存起来。数组的下标就是任务的优先级

任务就绪表

UCOS中用一个 u8类型的OSRydTbl[8] 数组来表示任务的就绪（1）和等待（0）状态
8*8=64所以UCOS-II支持64个任务

为了方便查询再用一个u8变量的每一位来表示那个数组元素中有任务已经处于就绪状态 OSRydGrp

那么如何根据任务的优先级别来找到它在变量和数组元素中的位置，
例如一个任务的优先级为30，任务就绪 0001 1110 它的低六位是011 110
011则表示它在OSRydGrp中对应的位是第3位，110则表示它在元素中所对应的位即 第6位置1
那么就是OSRydTbl[3]的第6位置1

在UCOS系统中对优先级的登记（置1），注销（清0），以及最高优先级就绪任务的查找

都是通过常量来进行操作的。这样会让系统实时性更好，不过这都是系统写好的，我觉得了解一下就可以了。也贴出来

登记

注销

最高优先级的就绪任务的查找

关于任务的调度更详细的剖析

任务调度器有两种，一个是任务级的调度器，一个是中断级的调度器。

任务调度器，切换任务有两步

任务调度器也可以用函数OSSchedLock();和函数OSSchedUnlock();来加锁和解锁，还可以嵌套。

1.获取待运行任务的TCP指针

在任务就绪表中查找已经就绪的最高优先级的任务。任务优先级数
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通过任务优先级，去访问OSTCBPrioTbl[]数组，来获取任务TCB的指针。
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用指针变量OSTCBHighRdy来保存待运行任务的TCB指针
上面还说到UCOS用一个OSTCBCur的指针变量指向当前运行任务的TCB指针

2.进行断点数据的保存和切换

任务在进行调度的时候，会把当前运行任务的CPU寄存器中的数据保存下来（保存现场数据，书中说叫断点数据看读者自己是怎么理解的。）
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将待运行任务的现场数据恢复到CPU的各寄存器中去
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关键是的要让CPU的堆栈指针SP（进程堆栈指针或主堆栈指针，具体的应用还是要看程序在执行什么操作）指向任务TCB块中的堆栈指针（OSTCBStkPtr）来实现任务的切换

也就是
被中断的任务，CPU的SP指针要保存到自己TCB块中的堆栈指针中，
待运行任务的TCB块中的堆栈指针要，恢复到CPU的SP堆栈指针中去
但是处理器没有对程序计数器（PC）压栈出栈命令。用任务调度函数来实现一个软中断，进入中断服务程序时会自动把断点指针（就是上一次任务被中断时PC寄存器中的值）压入任务栈，而利用中断返回指令IRET能把待运行任务 的断点指针，推入CPU的PC寄存器。这样恢复待运行任务的断点。
由此我自己理解
1.任务进行切换的时候把正在运行任务的CPU各寄存器值SP，R1…等保存自己的任务堆栈-

2.触发软中断，CPU自动把 正在运行任务CPU中PC寄存器值 压入自己的任务堆栈

3.在软中断中，把待运行任务的堆栈中保存的断点数据恢复到CPU寄存器中

4.利用中断返回指令IRET命令把待运行任务的
断点指针（就是上一次任务被中断时PC寄存器中的值），推入CPU的PC寄存器中。

5.至此实现了完整的任务切换

简单来说就是在实现任务切换时被中止的任务要保存CPU寄存器的全部数据。

待运行的任务要把
1.任务堆栈的指针放到CPU的SP（堆栈指针寄存器）中
2.任务堆栈中保存的其他的CPU各寄存器（如R0R1R2等寄存器）的值也要放到CPU中去
3.CPU的PC的值也在任务堆栈中，在任务切换时PC值要推入CPU中比较麻烦，要使用OSCtxSw()函数触发一个软中断（UCOS已经写好了）
我的理解大概就是这样子，至于这些又是SP指针（堆栈指针寄存器）又是CPU的PC（程序计数器）真的很烦，可能本来很简单的事情被我越描述越复杂，不好理解。举一个简单的例子。

一个书房只能一个学生在里面写作业。 A现在书房里面写作业，写到一半，大姨妈来了，放弃了对书房的占有权，把自己的课桌搬到自己的房间。现在书房空了，拳头比较大的B抢到了占有房间的权利，把自己的课桌搬到书房里面去写作业。写了一段时间A的大姨妈走了，要回书房写作业，B把自己的课桌搬到自己的房间去。A把自己的课桌搬进去，就可以继续接着写作业了。

例子可能不太恰当，但大概是这个意思，A和B的课桌，也就是自己的现场数据，自己失去对书房（CPU）的占有权的时候，也就把课桌（现场数据）搬回自己的房间（自己的任务堆栈）

举例子可能是最好的理解，学习本来就是由浅及深的过程，温故而知新，写博客也是为了这个目的。如果还是理解不清楚，我自己理解的不够深刻，语言描述能力也不好直接看下面 图吧