LiteOS解读_第四篇:上下文切换(任务切换)

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现在大家用惯了C,估计对汇编会比较头大,但是上下文切换往往是汇编写的,操作系统的上下文又是任务调度的关键。这篇文章,就给大家详解下LiteOS的上下文切换。

ARM中,上下文的切换逻辑是在PendSV中断中完成的。PendSV中断在系统中断中优先级最低,因此任务切换策略可以有systick触发,或者操作系统已有有的策略触发。systick触发状态下,就完成了时间片和优先级条件下的任务切换,也就是操作系统中常常提到的根据时间片切换(隐含了优先级的)。

本篇文章是基于STM32F103RC写的,请大家根据相关根据芯片适当调整。

LiteOS中,任务调度是通过osSchedule和LOS_Schedule完成的,最终的调度都是通过osTaskSchedule实现的。

在文件Los_dispatch.s中,osTaskSchedule用汇编完成了相关功能。

以下是真个上下文切换的过程。

这个过程中需要注意一下几个寄存器:PRIMASK 保存了中断状态,R0~R3没有保存和取出

稍微用心的小伙伴都会想到,R0和R3没有保存,那原来的数据岂不是就丢了?

不会,因为R0和R3是在中断过程中自动压栈的。它们中断前的值已经存入了栈中。

另外,压栈SP是为了恢复任务时,能够找到栈的起始位置。

代码中,还有过程:push LR,这个是为了保存,当前任务执行完的返回状态。

以下贴出这个过程的代码和注释,请大家自己阅读


osTaskSchedule
    LDR     R0, =OS_NVIC_INT_CTRL                ;使能PendSV中断
    LDR     R1, =OS_NVIC_PENDSVSET
    STR     R1, [R0]
    BX      LR

PendSV_Handler
    MRS     R12, PRIMASK                        ;R12=PRIMASK,保存终端状态
    CPSID   I                                    ;禁止全局终端

    LDR     R2, =g_pfnTskSwitchHook                ;R2=&g_pfnTskSwitchHook
    LDR     R2, [R2]                            ;R2=g_pfnTskSwitchHook
    CBZ     R2, TaskSwitch                        ;if(R2!=TaskSwitch) push (LR)  g_pfnTskSwitchHook为0,则一定都会push
    PUSH    {LR}
    BLX     R2                                    ;将下一行 pop{LR} 存入LR,同时跳转到R2给出的地址
    POP     {LR}

TaskSwitch
    MRS     R0, PSP                                  ;R0=PSP

    STMFD   R0!, {R4-R12}                        ;R4~R12的寄存器数据存入堆栈  同时更改栈顶

    LDR     R5, =g_stLosTask                    ;R5=g_stLosTask
    LDR     R6, [R5]                            ;R6=*g_stLosTask.pstRunTask即当前运行的任务地址
    STR     R0, [R6]                            ;存储任务到栈


    LDRH    R7, [R6 , #4]                        ;R7=usTaskStatus
    MOV     R8,#OS_TASK_STATUS_RUNNING            ;
    BIC     R7,  R8                                ;R7 &= ~R8
    STRH    R7, [R6 , #4]                        ;usTaskStatus = R7


    LDR     R0, =g_stLosTask                    ;R0=g_stLosTask.pstNewTask
    LDR     R0, [R0, #4]                        ;
    STR     R0, [R5]                            ;g_stLosTask.pstRunTask = g_stLosTask.pstNewTask


    LDRH    R7, [R0 , #4]                        ;R7=g_stLosTask.pstNewTask
    MOV     R8,  #OS_TASK_STATUS_RUNNING        ;
    ORR     R7,  R8                                ;
    STRH    R7,  [R0 , #4]                        ;g_stLosTask.pstNewTask.usTaskStatus|=OS_TASK_STATUS_RUNNING

    LDR     R1,   [R0]                            ;堆栈中弹出寄存器R4~R12,同时更改栈顶
    LDMFD   R1!, {R4-R12}                        ;
    MSR     PSP,  R1                            ;堆栈复制

    MSR     PRIMASK, R12                        ;PRIMASK = R12       恢复中断状态
    BX      LR                                    ;跳转回PendSV_Handler

    NOP
    ALIGN
    END
 

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