ostaskstkinit

OSTaskStkInit()：任务堆栈结构的初始化

OSTaskCreate()和OSTaskCreateExt()通过调用OSTaskStkInit()，初始化任务的栈结构。因此，堆栈看起来就像中断刚发生过一样，所有寄存器都保存在堆栈中。OSTaskStkInit()的示意性代码如下所示。

OSTaskStkInit()的示意性代码L：

/**********************************************************/

OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt)

{

    模拟带参数(pdata)的函数调用; // (1)

    模拟ISR向量; // (2)

    按照预先设计的寄存器值初始化堆栈结构; // (3)

    返回栈顶指针给调用该函数的函数; // (4)

}

/**********************************************************/

下图显示了OSTaskStkInit()在建立任务时，任务栈应该初始化成何种形式。

注意：在这里假定堆栈是从上往下递减的。下面的讨论同样适用于以相反方向从下往上递增的堆栈结构。

以下的程序清单给出了OSTaskCreate()，OSTaskCreateExt()及OSTaskStkInit()的函数原型，其中参数task，pdata，ptos及opt是调用OSTaskStkInit()函数时须传递过去的参数。因为只有OSTaskCreate()函数不支持附加的opt选项，因此，当OSTaskCreate()调用OSTaskStkInit()时，将opt设置为0x0000。

程序清单：

/**********************************************************/

INT8U OSTaskCreate(void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT8U prio);

INT8U OSTaskCreateExt(void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT8U prio, INT16U id, OS_STK *pbos, INT32U stk_size, void *pext, INT16U opt);

OS_STK *OSTaskStkInit(void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT16U opt);

/**********************************************************/

回顾一下，任务可以是一个无限的循环，也可以在一次执行完毕后被删除掉。这里要注意的是，任务代码并不是被真正地删除了，而只是uC/OS-II不再理会该任务代码，所以该任务代码不会再运行。任务看起来与任何C函数一样，具有一个返回类型和一个参数，只是它决不返回。任务的返回类型必须定义成void型。

也就是说，在uC/OS-II中，任务是一个无限的循环，其他部分看起来与别的C函数没有什么不同。

当uC/OS-II让任务开始执行时，任务就会收到一个参数，好像是被其他任务调用了，如以下代码所列。

任务代码：

/**********************************************************/

void MyTask(void *pdata)

{

    /* 用pdata参数做某些操作 */

    for(;;){

        /* 任务代码 */

    }

}

/**********************************************************/

如果是从其他函数中调用MyTask()，那么C编译器就会先将调用MyTask()函数的返回地址保存到堆栈中，再将参数保存到堆栈中。OSTaskStkInit()需要模仿编译器的这种动作。实际上有些编译器会将pdata参数放在一个或多个寄存器中传递，后面会讨论这类情况。

F(1)

L(1)假定pdata会被编译器保存到堆栈中，OSTaskStkInit()就会模仿编译器的这种行为，将pdata保存到堆栈中。

F(2)

L(1)与C函数的调用不一样的是，调用者的返回地址是未知的，因为该函数根本就没有被调用，只是为了建立一个任务的堆栈结构，好像这段任务代码被调用过一样。OSTaskStkInit()函数仅仅知道任务的起始地址(是作为参数传递过来的)。换言之，也不需要知道返回地址，因为任务并不再返回。

F(3)

L(2)这时，OSTaskStkInit()需将处理器的寄存器保存到堆栈中。当处理器识别并开始执行中断时，它会自动地完成该过程。一些处理器会将所有的寄存器都推入堆栈，而另一些处理器只将部分寄存器推入堆栈。一般而言，处理器至少需将程序计数器的值（中断返回地址）和处理器的状态字存入堆栈。很明显，处理器是按一定的顺序将寄存器推入堆栈的，而用户在将寄存器推入堆栈时，也就必须依照这一顺序。

F(4)

L(3)OSTaskStkInit()需要将剩下的处理器寄存器保存到堆栈中。入栈的顺序取决于处理器是否允许按不同顺序操作。有些处理器用一条指令就可以一次将全部寄存器都保存起来，有些则要几条指令。必须严格按照处理器要求的入栈顺序完成这一过程。例如，Intel 80x86有PUSHA指令，可将8个寄存器推入堆栈；对Motorola 68HC11处理器而言，在中断响应期间，所有的寄存器都会按一定顺序自动地保存到堆栈中。所以在初始化堆栈时，也必须符合这一顺序。

F(5)

L(4)在初始化堆栈以后，OSTaskStkInit()应当返回堆栈指针所指向的地址。OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()得到这个地址，并且保存在任务控制块中。处理器的文档应该告诉用户，堆栈指针是指向下一个可以使用的堆栈空间，还是指向上次入栈的数据。例如80x86就是指向上次存储的数据，而Motorola的68HC11处理器是指向下一个可以使用的栈空间。

现在是讨论这个问题的时候了：如果用户的C编译器用寄存器传递pdata参数，而不使用堆栈传递参数，该怎么办？请看下图。

F(1)

L(1)同上一种情况类似，OSTaskStkInit()模仿调用应用程序任务代码的情况，将任务起始地址保存在堆栈中。

F(2)

L(2)同样地，OSTaskStkInit()将寄存器保存到堆栈中。当处理器识别并开始执行中断时，自动地将寄存器推入堆栈中。一些处理器会将所有的寄存器都推入堆栈，而另外一些处理器只将部分寄存器推入堆栈。一般而言，处理器至少需将程序计数器的值（中断返回地址）和处理器的状态字存入堆栈。很明显，处理器是按一定的顺序将寄存器推入堆栈的，而用户在将寄存器推入堆栈时，也必须严格依照同样的顺序。

F(3)

L(3)OSTaskStkInit()会将其余的处理器寄存器保存到堆栈中。入栈的顺序取决于处理器是否允许按不同顺序操作。有些处理器可以使用一条指令将很多寄存器推入堆栈，有些则需要几条指令。这时，应该模拟出这些指令。因为编译器是使用寄存器传递参数的（至少部分参数是通过寄存器传递的），所以应从相应文档中弄清楚pdata是通过哪个寄存器传递的，并且将该寄存器也推入堆栈。

F(4)

L(4)在初始化堆栈后，OSTaskStkInit()函数应当返回堆栈指针所指向的地址。OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()得到这个地址并且保存在任务控制块中。再次强调，应该清楚堆栈指针是指向下一个空的堆栈空间，还是指向上次推入堆栈的值。

总结：OSTaskStkInit()函数由OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()调用，需要传递的参数是任务代码的起始地址、参数指针(pdata)、任务堆栈顶端的地址和附加的opt选项，用来初始化任务的堆栈，初始状态的堆栈模拟发生一次中断后的堆栈结构。堆栈初始化工作结束后，OSTaskStkInit()返回新的堆栈栈顶指针，OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()将指针保存在任务的OS_TCB中。也就是说，调用OSTaskStkInit()给任务做一个初始的任务上下文堆栈。

uC/OS-II在80x86上的移植（OSTaskStkInit()部分）

下图说明了OSTaskStkInit()初始化后的堆栈内容。请注意，图中的堆栈结构不是调用OSTaskStkInit()任务之后的，而是新创建任务之后的。

以下为OSTaskStkInit()的程序清单：

程序清单L   OSTaskStkInit()

void *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd), void *pdata, void *ptos, INT16U opt)

{

    INT16U *stk;

    opt = opt; /* 'opt'未使用，此处可防止编译器的警告 */

    stk = (INT16U *)ptos; /* 载入堆栈指针 (1) */

    *stk-- = (INT16U)FP_SEG(pdata); /* 放置向函数传递的参数 (2) */

    *stk-- = (INT16U)FP_OFF(pdata);

    *stk-- = (INT16U)FP_SEG(task); /* 函数返回地址 (3) */

    *stk-- = (INT16U)FP_OFF(task);

    *stk-- = (INT16U)0x0202; /* SW 设置为中断开启 (4) */

    *stk-- = (INT16U)FP_SEG(task); /* 堆栈顶端放置指向任务代码的指针 */

    *stk-- = (INT16U)FP_OFF(task);

    *stk-- = (INT16U)0xAAAA; /* AX = 0xAAAA (5) */

    *stk-- = (INT16U)0xCCCC; /* CX = 0xCCCC */

    *stk-- = (INT16U)0xDDDD; /* DX = 0xDDDD */

    *stk-- = (INT16U)0xBBBB; /* BX = 0xBBBB */

    *stk-- = (INT16U)0x0000; /* SP = 0x0000 */

    *stk-- = (INT16U)0x1111; /* BP = 0x1111 */

    *stk-- = (INT16U)0x2222; /* SI = 0x2222 */

    *stk-- = (INT16U)0x3333; /* DI = 0x3333 */

    *stk-- = (INT16U)0x4444; /* ES = 0x4444 */

    *stk = _DS; /* DS =当前CPU的 DS寄存器 (6) */

    return ((OS_STK *)stk);

}

L(1)

由于80x86 堆栈是16位宽的（以字为单位），OSTaskStkInit()将建立一个指向以字为单位内存区域的指针，同时要求堆栈指针指向空堆栈的顶端。

L(2)

由于笔者使用的Borland C/C++编译器配置为用堆栈而不是寄存器来传送参数pdata，所以此时参数pdata的段地址和偏移量都将被保存在堆栈中。

L(3)

堆栈中紧接着是任务函数的起始地址，理论上，此处应该为任务的返回地址，但在uC/OS-II中，任务函数必须为无限循环结构，不能有返回点。

L(4)

返回地址下面是状态字(SW)，设置状态字也是为了模拟中断发生后的堆栈结构。堆栈中的SW初始化为0x0202，这将使任务启动后允许中断发生；如果设为0x0002，则任务启动后将禁止中断。需要注意的是，如果选择任务启动后允许中断发生，则所有的任务运行期间中断都允许；同样，如果选择任务启动后禁止中断，则所有的任务都禁止中断发生，而不能有所选择。

如果确实需要突破上述限制，可以通过参数pdata向任务传递希望实现的中断状态。如果某个任务选择启动后禁止中断，那么其他的任务在运行的时候需要重新开启中断。同时还要修改OS_TaskIdle()和OS_TaskStat()函数，在运行时开启中断。如果以上任何一个环节出现问题，系统就会崩溃。所以笔者还是推荐设置SW为0x0202，在任务启动时开启中断。

L(5)

堆栈中还要留出各个寄存器的空间，注意寄存器在堆栈中的位置要和运行指令PUSHA，PUSH ES和PUSH DS的压入堆栈的次序相同。上述指令在每次进入中断服务程序时都会调用。

AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI和DI的次序是和指令PUSHA的压栈次序相同的。如果使用没有PUSHA指令的80x86处理器，就要使用多个PUSH指令压入上述寄存器，且顺序要与PUSHA相同。在程序清单中每个寄存器被初始化为不同的值，这是为了调试方便。

L(6)

Borland编译器支持伪寄存器变量操作，可以用_DS关键字取得CPU DS寄存器的值，程序清单中的标记处是用_DS直接把DS寄存器拷贝到堆栈中。

堆栈初始化工作结束后，OSTaskStkInit()返回新的堆栈栈顶指针，OSTaskCreate()或 OSTaskCreateExt()将指针保存在任务的OS_TCB中。

另外注意：OSStartHighRdy()将永远不返回到OSStart()，因为OSStartHighRdy()被OSStart()调用的函数返回地址以及相关的上下文环境都没有被保存。