MQX心得之用户模式（下）

按照我之前给出的MPU地址空间表，Unprivileged似乎只能对内存段的RWUSER里进行写操作，而这个RWUSER段也是必须事前通过宏USER_RW_ACCESS前缀来定义的静态变量。那用户任务运行必定需要堆栈，堆栈如果不允许写，那如何运行程序呢？其实，我之前介绍的只是MQX中静态定义Unprivileged权限地址段的一种方法，而真正在使用中MQX使用的最多的还是动态的创建一个Unprivileged可读写的内存空间用来提供用户任务的相关操作。

首先我要补充一下MQX的动态内存分配机制，MQX的动态内存机制其实是基于内存池的分配机制。在系统初始化的时候会建立第一级内存池，包括系统的整个内存空间。如果任务没有明确指出要求分配内存空间的内存池，就是默认从这个一级内存池中分配。而MQX可以从这个一级内存池中分配出一块区域，建立二级内存池。如果任务指明了要求分配的内存池，就从该内存池对于的内存空间里利用block机制动态分配内存。而在同样在MQX的初始化过程中，在函数_bsp_enable_card里，MQX创建了一个叫做KD_USER_POOL 的二级内存池：

// create user heap automaticaly, we have specified only size of heap (end of heap is zero, start of heap mean size)
        LWMEM_POOL_STRUCT_PTR   lwmem_pool_ptr;
        uchar_ptr               start;

        //start = _lwmem_alloc((char*)kernel_data->INIT.END_OF_USER_HEAP - (char*)kernel_data->INIT.START_OF_USER_HEAP + sizeof(LWMEM_POOL_STRUCT));
        start = _lwmem_alloc((uint_32)kernel_data->INIT.START_OF_USER_HEAP + sizeof(LWMEM_POOL_STRUCT));
        lwmem_pool_ptr = (LWMEM_POOL_STRUCT_PTR)start;
        start = (pointer)((uchar_ptr)start + sizeof(LWMEM_POOL_STRUCT));
        _lwmem_create_pool(lwmem_pool_ptr, start, (uint_32)kernel_data->INIT.START_OF_USER_HEAP);
        _mem_set_pool_access(lwmem_pool_ptr, POOL_USER_RW_ACCESS);

        kernel_data->KD_USER_POOL = lwmem_pool_ptr;

    这个内存池的大小是16K，而MPU将其实Unprivileged权限设置为了RW。于是从这块内存池里分配出的内存都是可以被用户任务读写的。

    现在回到开头我们提到的用户任务堆栈的问题，在分配任务堆栈函数_task_alloc_td_internal中：

...
#if MQX_ENABLE_USER_MODE
            if (user)
            {
                new_td_ptr->STACK_ALLOC_BLOCK = (TD_STRUCT_PTR)_mem_alloc_from(kernel_data->KD_USER_POOL, stack_size);
            }
            else
            {
                new_td_ptr->STACK_ALLOC_BLOCK = (TD_STRUCT_PTR)_mem_alloc(stack_size);
            }
#else
            new_td_ptr->STACK_ALLOC_BLOCK = (TD_STRUCT_PTR)_mem_alloc(stack_size);
#endif /* MQX_ENABLE_USER_MODE */
    ....

这个user标志是由任务模板的属性是否含有MQX_USER_TASK来决定的，果然一个任务是用户任务，那堆栈就从KD_USER_POOL这个二级内存池中分配。通过这样用户任务就拥有了可以读写自己堆栈的能力。

当然KD_USER_POOL 内存池大小有限，一直从它里面分配会导致它容量不足。所以我们也可以根据自己的具体需要来创建一个用户内存池，像usermode例程里，它就是自己创建的内存池。

mem_pool_start = _mem_alloc(1024);
    mem_pool_id = _lwmem_create_pool(&mem_pool, mem_pool_start, 1024);
    _mem_set_pool_access(mem_pool_id, POOL_USER_RO_ACCESS);

    虽然用户任务可以使用用户内存池里的内存，但用户任务并不能直接从用户内存池里分配内存，道理很简单_mem_set_pool_access只是将内存池里的内存空间赋予了Unprivileged的读写权限，但没有修改内存池本身结构体的权限。分配内存必定要修改对于的内存池结构体，因此用户任务是不能直接分配内存的，还是要老老实实的靠系统调用。

_mqx_uint _mem_set_pool_access
(
    _lwmem_pool_id mem_pool_id,
    uint_32        access
)
{
    _mqx_uint res = MQX_LWMEM_POOL_INVALID;
    LWMEM_POOL_STRUCT_PTR mem_pool_ptr = (_lwmem_pool_id)mem_pool_id;

    if (LWMEM_POOL_VALID == mem_pool_ptr->VALID)
    {
        res = _psp_mpu_add_region(mem_pool_ptr->POOL_ALLOC_START_PTR, mem_pool_ptr->POOL_ALLOC_END_PTR, access);
    }

    return res;
}

    对于一个用户任务而言，动态分配用户空间往往适用于于分配较大内存的场合，对于一些零散的变量还是通过静态定义的方式完成，毕竟系统调用和block模式分配都是耗资源和时间的。

 

    到这里用户模式就介绍的差不多，总而言之用户任务的限制条件还是相当多，涉及底层或是内存的操作都要交由系统调用来完成。而相对而言，MQX关于底层驱动的系统调用接口还不是很丰富，如果是一个任务和底层驱动密切相关的话，是非常不建议使用用户模式的，当然如果能够针对性的编写相应的系统调用的也是可以的。对于个人开发者而言，这个用户模式是完全没有必要的，而对于大型的项目开发，由于本人没有实际的开发经验，也不是很清楚，既然freescale提出了一个功能，总是能起到作用的吧。