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微型操作系统内核源码详解系列五(五):cm3下Pendsv切换任务上篇

系列一:微型操作系统内核源码详解系列一:rtos内核源码概论篇(以freertos为例)-CSDN博客

系列二:微型操作系统内核源码详解系列二:数据结构和对象篇(以freertos为例)-CSDN博客

系列三:微型操作系统内核源码详解系列三(0):空间存储及内存管理篇(前置篇)-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(1):任务及切换篇(任务函数定义)-CSDN博客

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系列四:

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微型操作系统内核源码详解系列四(2):操作系统调度算法(rt-thread内核)-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列四(3):操作系统调度算法(FreeRTOS内核篇上)-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列四(4):操作系统调度算法(FreeRTOS内核篇下)-CSDN博客

系列五:

微型操作系统内核源码详解系列五(1):arm cortex m3架构-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列五(2):cm3下栈的初始化-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列五(3):cm3下调度的开启-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列五(四):cm3下svc启动任务-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列五(五):cm3下Pendsv切换任务上篇-CSDN博客

SVC系统调用后,FreeRTOS开启了第一个任务。

剩下的任务切换就是systick和pendsv的事情了,其实systck切换的本质也是PendSV中断,所以我们学习任务切换只需要学习PendSV中断的内容即可。

读者可能在使用FreeRTOS时会使用vtaskdelay这些函数,它们切换的是调用portYIELD_WITHIN_API()函数,它其实就是portYIELD的宏定义,源码如下:

这些代码的作用就是完成对PendSV中断的触发,dsb和isb是为了确保数据和指令操作的同步性而设置的同步屏障。 

有读者可能会好奇将portNVIC_INT_CTRL_REG赋值为portNVIC_PENDSVSET_BIT是如何触发PendSV中断的,我们可以转到定义看一下:

( *( ( volatile uint32_t * ) 0xe000ed04 ) )就是将0xe000ed04这个地址进行解引用,也就是访问这个地址处的寄存器,那么这个寄存器是什么呢?它其实是ICSR寄存器:

设置这个寄存器为:#define portNVIC_PENDSVSET_BIT    ( 1UL << 28UL ),其实就是对这个寄存器的28位写1。(其实这个寄存器的数据处理和操作有点意思,就是它能够不受大小端序的影响)

这样操作,PendSV就会进入悬起状态,那么什么是悬起状态呢?其实又要回到cm3架构上了,读者有没有考虑过,这些中断有什么用处?能随便选一个吗?显然不行,让我们看看cm3官方手册:

笔者总结一下:PendSV的优势在于它可以像普通中断一样被悬起,当其他中断都执行完毕时,它可以开始工作了,这样就不会打断其他中断了。

接下来让我们看看PendSV函数是如何完成上下文切换的:

读者看到这些汇编源码可能会不知所从,接下来让笔者先简单概述一下:

这里是真正进行上下文切换的地方。

读者可能觉得这个概念有点抽象,那么让笔者解释一下具体的上下文。上文就是之前运行的任务的任务控制块TCB和CPU相关的寄存器状态,下文就是即将运行的任务的任务控制块TCB和CPU相关的寄存器状态,也就是说,我们要保存上文任务的状态到对应的栈中,然后获取下文的任务栈,将CPU的状态更新为上一次执行下文任务时的状态。

这里笔者只是简单描述一下在简单场景下的上下文切换,实际中,如果发生的中断循环嵌套很多,上下文切换可以非常复杂。

对PendSV中断源码的讲解笔者将放在下一节。讲解完这个函数,也意味着一个微型操作系统内核的主干部分基本完结了,剩下的不过都是围绕主干展开的枝叶罢了,笔者可能不会再进行详细的讲解了,内容会更偏总结性。

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