SylixOS armv7 任务切换
SylixOS 操作系统下，任务切换可以分为两种
- 中断退出时，执行的任务切换（_ScheduleInt）
- 内核退出时，执行的任务切换（_Schedule）
下面分别讲讲这两种任务切换
1、中断退出时任务切换
关于 ARM 架构下，栈空间，推荐这篇文章：ARM 栈和函数调用
;/*********************************************************************************************************
; 中断入口
;*********************************************************************************************************/FUNC_DEF(archIntEntry);/* 在 IRQ 模式下，LR（R14_irq）存储的是 当前执行地址 + 4，所以需要 减 4 调整回正确的返回地址 */SUB LR , LR, #4 ;/* 调整用于中断返回的 PC 值 */;/* 保存 REG 到 IRQ 模式栈空间（中断上下文保存）*/STMFD SP!, {LR} ;/* 保存返回地址 */STMFD SP!, {R0-R12} ;/* 保存寄存器 */;/* 将当前 IRQ 模式的栈指针 SP_irq 存入 R1（用于后续保存 SYS 模式寄存器）*/MOV R1 , SPMSR CPSR_c, #(DIS_INT | SYS32_MODE) ;/* 回到 SYS 模式 */;/* 将 SYS 模式的栈指针 SP_sys 存入 R1 指向的内存（保存任务栈）*/STMFD R1!, {SP} ;/* 保存 SP_sys */;/* 将 SYS 模式的链接寄存器 LR_sys 存入 R1 指向的内存（保存任务返回地址） */STMFD R1 , {LR} ;/* 保存 LR_sys */MSR CPSR_c, #(DIS_INT | IRQ32_MODE) ;/* 回到 IRQ 模式 */SUB SP , SP , #(2 * 4) ;/* 调整 SP_irq */;/* 读取 SPSR_irq（保存了被中断任务的 CPSR_sys） */MRS R2 , SPSR;/* 将 SPSR_irq（即原 CPSR_sys）压入 IRQ 模式栈（保存任务状态） */STMFD SP!, {R2} ;/* 保存 CPSR_sys */;/*; * API_InterEnter(SP_irq), 如果是第一次中断, 会将 IRQ 模式栈空间的 ARCH_REG_CTX; * 拷贝到当前任务 TCB 的 ARCH_REG_CTX 里; */MOV R0 , SPLDR R1 , =API_InterEnterMOV LR , PCBX R1;/*; * 如果不是第一次进入中断, 那么上一次中断(工作在 SYS 模式)已经设置 SP_sys, 只需要回到 SYS 模式; */CMP R0 , #1BNE 1f;/*; * 第一次进入中断: 因为已经将 IRQ 模式栈空间的 ARCH_REG_CTX 拷贝到当前任务 TCB 的 ARCH_REG_CTX 里; * 调整 SP_irq; */ADD SP , SP , #(ARCH_REG_CTX_SIZE);/*; * 第一次进入中断: 获得当前 CPU 中断堆栈栈顶, 并回到 SYS 模式, 并设置 SP_sys; */LDR R0 , =API_InterStackBaseGetMOV LR , PCBX R0MSR CPSR_c, #(DIS_INT | SYS32_MODE) ;/* 回到 SYS 模式 */MOV SP , R0 ;/* 设置 SP_sys */1:MSR CPSR_c, #(DIS_INT | SYS32_MODE) ;/* 回到 SYS 模式(不是多余的) */;/*; * bspIntHandle(); */LDR R1 , =bspIntHandleMOV LR , PCBX R1;/*; * API_InterExit(); * 如果没有发生中断嵌套, 则 API_InterExit 会调用 archIntCtxLoad 函数, SP_irq 在上面已经调整好; */LDR R1 , =API_InterExitMOV LR , PCBX R1
这里有一个很重要的点，API_InterStackBaseGet函数。因为 ARM 异常栈通常不会很大，而我们后面调用的 bspIntHandle 是一个 C 函数，需要用到堆栈。所以这里调用 API_InterStackBaseGet 函数设置了一个操作系统给每个 CPU 分配的中断堆栈。
LW_API
ULONG API_InterEnter (ARCH_REG_T reg0,ARCH_REG_T reg1,ARCH_REG_T reg2,ARCH_REG_T reg3)
{PLW_CLASS_CPU pcpu;pcpu = LW_CPU_GET_CUR();pcpu->CPU_ulInterNesting++;#if !defined(__SYLIXOS_ARM_ARCH_M__) || (LW_CFG_CORTEX_M_SVC_SWITCH > 0)archIntCtxSaveReg(pcpu, reg0, reg1, reg2, reg3);
#endif ......
}
这里要注意，中断上下文的保存，不仅仅需要保存到 ARM 架构的异常栈中，同时也需要保存一份，到当前任务 TCB 中。因为中断退出时（API_InterExit），会进行调度（_ScheduleInt）。所以无法保证中断结束后，一定运行的是之前被中断的任务，也有可能是其它高优先级任务。之前被中断的任务的上下文现场，必须要保存一份到它自己的 TCB 中！用于后面恢复！
API_InterExit 函数中的 __KERNEL_SCHED_INT 会进行一系列判断，查找到需要切换的任务（不一定是之前被打断的任务），获得任务的 TCB 控制块。然后使用 archIntCtxLoad 函数进行任务上下文切换。
LW_API
VOID API_InterExit (VOID)
{......__KERNEL_SCHED_INT(pcpu); /* 中断中的调度 */......
#if !defined(__SYLIXOS_ARM_ARCH_M__) || (LW_CFG_CORTEX_M_SVC_SWITCH > 0)archIntCtxLoad(pcpu); /* 中断返回 (当前任务 CTX 加载)*/
#endif......
}
FUNC_DEF(archTaskCtxStart)LDR R0 , [R0] ;/* 获取当前 TCB 的 REG_CTX 地址*/LINE_LABEL(archTaskCtxLoad)LDMIA R0!, {R2-R4} ;/* 读取 CPSR LR SP */MSR CPSR_c , #(DIS_INT | SYS32_MODE) ;/* 进入 SYS 模式, 关中断 */MOV SP , R4 ;/* 恢复 SP_sys */MOV LR , R3 ;/* 恢复 LR_sys */MSR CPSR_c, #(DIS_INT | SVC32_MODE) ;/* 进入 SVC 模式, 关中断 */MSR SPSR_cxsf , R2 ;/* CPSR_sys -> SPSR_svc */LDMIA R0 , {R0-R12, PC}^ ;/* 恢复包括 PC 的所有寄存器, */;/* 同时更新 CPSR */FUNC_END()FUNC_DEF(archIntCtxLoad)B archTaskCtxStartFUNC_END()
2、内核退出时任务切换
在内核退出时最终会调用 archTaskCtxSwitch 函数进行任务切换。
INT _Schedule (VOID)
{....../* 前面的调度已经找到了一个最适合在当前核上运行的任务，下面就是将该任务加载到当前 CPU 核的寄存器中 */archTaskCtxSwitch(pcpuCur); ......
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: __kernelExit
** 功能描述: 退出内核状态
** 输 入 : NONE
** 输 出 : 调度器返回值
** 全局变量:
** 调用模块:
*********************************************************************************************************/
INT __kernelExit (VOID)
{......iRetVal = _Schedule(); /* 尝试调度 */......
}
首先是保存当前上下文，和进入中断时一样，保存当前 TCB 上下文。这里有一个很重要的点，_SchedSafeStack函数。因为是任务调度，所以使用的栈还是当前 TCB 的栈。因为我们下面需要调用 _SchedSwp C 函数，会用到栈，可能会破坏之前 TCB 的栈空间。所以我们需要调用 _SchedSafeStack函数来获取一个额外的堆栈空间。
然后调用 _SchedSwp 程序进行切换当前 CPU 控制块的当前 TCB，然后进行上下文恢复。
;/*********************************************************************************************************
; 线程切换
; 参数为当前 CPU 控制块, 即 R0 为当前 CPU 控制块指针
;*********************************************************************************************************/FUNC_DEF(archTaskCtxSwitch)LDR R1 , [R0] ;/* 获取当前 TCB */ADD R1 , R1 , #(ARCH_REG_CTX_SIZE) ;/* 当前 TCB 的 REG_CTX 顶端地址*//* 保存当前 TCB 的上下文，保存到当前 TCB 中 */STMFD R1!, {LR} ;/* 保存返回地址 */STMFD R1 , {R0-R12} ;/* 保存寄存器 */SUB R1 , R1 , #(13 * 4) ;/* 调整 R1 */STMFD R1!, {SP} ;/* 保存 SP */STMFD R1!, {LR} ;/* 保存 LR */MRS R2 , CPSR ;/* 保存 CPSR */STMFD R1!, {R2}MOV R9 , R0 ;/* 备份 R0 */
#if LW_CFG_SMP_EN > 0LDR R1 , =_SchedSafeStack ;/* _SchedSafeStack(); */MOV LR , PCBX R1MOV SP , R0 ;/* 设置 SP */MOV R0 , R9 ;/* 恢复 R0 */
#endif;/* 这里会去切换当前 CPU 控制块的当前 TCB */LDR R1 , =_SchedSwp ;/* _SchedSwp(); */MOV LR , PCBX R1MOV R0 , R9 ;/* 恢复 R0 */;/* 因为刚刚已经切换过，这里直接恢复切换后的 TCB 上下文 */B archTaskCtxStartFUNC_END()
archTaskCtxStart 这里和中断退出时恢复寄存器一样。