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2009-05-31 20:02:54
uC/OS-II在ARM上的移植体会
移植uC/OS-II的绝大部分工作都集中在OS_CPU_A.S文件的移植，这个文件的实现集中体现了所要移植到处理器的体系结构和uC/OS-II的移植原理；在这个文件里，最困难的工作又集中体现在OSIntCtxSw和OSTickISR这两个函数的实现上。这是因为这两个函数的实现是和移植者的移植思路以及相关硬件定时器、中断寄存器的设置有关。在实际的移植工作中，这两个地方也是比较容易出错的地方。
OSIntCtxSw最重要的作用就是它完成了在中断ISR中直接进行任务切换，从而提高了实时响应的速度。它发生的时机是在ISR执行到OSIntExit时，如果发现有高优先级的任务因为等待的TimeTick到来获得了执行的条件，这样就可以马上被调度执行，而不用返回被中断的那个任务之后再进行任务切换，因为那样的话就不够实时了。
实现OSIntCtxSw的方法大致也有两种情况：一种是通过调整sp堆栈指针的方法，根据所用的编译器对于函数嵌套的处理，通过精确计算出所需要调整的sp位置来使得进入中断时所作的保存现场的工作可以被重用。这种方法的好处是直接在函数嵌套内部发生任务切换，使得高优先级的任务能够最快的被调度执行。但是这个办法需要和具体的编译器以及编译参数的设置相关，需要较多技巧。
另一种是设置需要切换标志位的方法，在OSIntCtxSw里面不发生切换，而是设置一个需要切换的标志，等函数嵌套从进入OSIntExit=>OS_ENTER_CRITICAL()=>OSIntCtxSw()=>OS_EXIT_CRITICAL()=>OSIntExit退出后，再根据标志位来判断是否需要进行中断级的任务切换。这种方法的好处是不需要考虑编译器的因素，也不用做计算，但是从实时响应上不是最快，不过刚开始学习这种方法比较容易理解，实现起来也简单。
在中断态下进行任务切换，需要特别说明的一个问题是如何获得被中断任务的lr_svc。因为进入中断态后，lr变成了lr_irq，原来任务的lr_svc无法在中断态下获得，这样要得到lr_svc，就必须在中断ISR里面进行一次cpu mode的强制转换，即对CPSR赋值为0x000000d3，只有返回到svc态之后才能得到原来任务的lr，这个对于任务切换很重要。还有一个需要留意的问题是在强制CPSR变成svc态之后，SPSR也会相应地变成SPSR_irq，这样就需要在强制转变之前保存SPSR，也就是被中断任务中断前的CPSR。
对于一种开发工具的学习，最重要也最困难的阶段就是概念的建立，只要建立了正确的概念，明白整个系统的体系结构和各种工具作用，剩下的工作就是实际操作，积累经验了，最多不过在需要的时候查一查手册。
uC/OS-II移植关键函数说明：
1、OSStartHighRdy()
此函数是在OSStart()多任务启动之后，负责从最高优先级任务的TCB控制块中获得该任务的堆栈指针sp，通过sp依次将cpu现场恢复，这时系统就将控制权交给用户创建的该任务进程，直到该任务被阻塞或者被其他更高优先级的任务抢占cpu。该函数仅仅在多任务启动时被执行一次，用来启动第一个，也就是最高优先级的任务执行，之后多任务的调度和切换就是由下面的函数来实现。
2、OSCtxSw()
任务级的上下文切换，它是当任务因为被阻塞而主动请求cpu调度时被执行，由于此时的任务切换都是在非异常模式下进行的，因此区别于中断级别的任务切换。它的工作是先将当前任务的cpu现场保存到该任务堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的cpu现场，使之继续执行。这样就完成了一次任务切换。
3、OSIntCtxSw()
中断级的任务切换，它是在时钟中断ISR（中断服务例程）中发现有高优先级任务等待的时钟信号到来，则需要在中断退出后并不返回被中断任务，而是直接调度就绪的高优先级任务执行。这样做的目的主要是能够尽快地让高优先级的任务得到响应，保证系统的实时性能。它的原理基本上与任务级的切换相同，但是由于进入中断时已经保存过了被中断任务的cpu现场，因此这里就不用再进行类似的操作，只需要对堆栈指针做相应的调整，原因是函数的嵌套。
4、OSTickISR()
时钟中断处理函数，它的主要任务是负责处理时钟中断，调用系统实现的OSTimeTick函数，如果有等待时钟信号的高优先级任务，则需要在中断级别上调度其执行。其他相关的两个函数是OSIntEnter()和OSIntExit()，都需要在ISR中执行。
5、ARMEnableInt()&ARMDisableInt()
分别是退出临界区和进入临界区的宏指令实现。主要用于在进入临界区之前关闭中断，在退出临界区的时候恢复原来的中断状态。它的实现比较简单，可以采用方法1直接开关中断来实现，也可以采用方法2通过保存关闭/恢复中断屏蔽位来实现。
