uC/OS-ii在M3中的任务切换与任务堆栈

1 uc/os ii在M3中的堆栈结构

1.1 M3入账序列



1.2 加上手工入栈序列

2 PendSV在Cortex-M3中的应用

Systick为嵌入到内核中，优先级比一般中断优先级高。若在一般中断的ISR执行过程中，发生了Systick异常，则Systick会抢占该ISR。若此时Systick做上下文切换，在M3中将触发用法fault（在中断活跃时尝试切入线程模式）。即使在别的内核体系下不发生硬fault，ISR也会被延迟，这对于任一讲究实时性的系统是不能接受的。

所以Systick只是在其服务程序中触发一个PendSV中断（事先将PendSV中断优先级设置的很低）。Systick返回后将继续执行被抢占的中断ISR。执行完后，程序跳转到PendSV服务程序中执行任务切换。

3 M3中堆栈的切换

3.1 在中断返回时，通过修改LR中的EXC_RETURN

3.1.1 EXC_RETURN

在出入ISR的时候，LR的值将得到重新的诠释，这种特殊的值称为“EXC_RETURN”，

在异常进入时由系统计算并赋给LR，并在异常返回时使用它。EXC_RETURN的二进制值除了最低4位外全为1，而其最低4位则有另外的含义。

表1 EXC_RETURN位段详解



表2 合法的EXC_RETURN值及功能



3.2 异常返回和异常返回序列

M3 提供的异常返回指令



出栈：先前压入栈中的寄存器在这里恢复。内部的出栈顺序与入栈时的相对应，堆栈指针的值也改回先前的值。

只要ISR没有更改过CONTROL[1]，就依然使用发生本次异常的瞬间正在使用的SP指针来执行出栈操作。

3.3 修改EXC_RETURN，进行模式和堆栈的选择。

在异常ISR中，处理器处于特权模式，可以访问所有存储器（除MPU规定）。通过修改LR的值来达到不同模式和堆栈的切换。

4、再论M3双堆栈机制

已经知道M3堆栈分为MSP和PSP，CONTROL[1]决定如何选择。当CONTROL[1]为0时，只使用MSP，此时用户程序和异常handler共享一个堆栈。

当CONTROL[1]为1时，线程模式将不再使用MSP，而改用PSP。这样做的好处在OS内核中防止用户程序 的堆栈破坏OS的堆栈。在在这种情况下进入异常的自动压栈使用的是进程堆栈，进入异常handler后才自动改为MSP，退出异常时切换回PSP，并且从进程堆栈上弹出数据。

5、理解M3中的R14

1 在中断

在出入ISR的时候，LR的值将得到重新的诠释，这种特殊的值称为“EXC_RETURN”。在异常进入时由系统计算并赋给LR，并在异常返回时使用它。

2 在函数跳转

当呼叫一个子程序时，由R14存储返回地址。