该系统是我在阅读了ucos后,并且借鉴了其它操作系统后实现的,完成了一些基础的工作,可以拿过来学习,也可以进行简单的应用。
声明:仅供学习!
要自写一个操作系统,我们首先要实现的就是任务切换,再其次是任务调度(高优先级先执行,同优先级时间片分割执行),然后再是消息邮箱,信号量,互斥量等等。
下面我们来看看任务切换的实现,这部分的代码只能由汇编语言来完成,在handler.s中有任务切换的具体代码:
我们的任务板是stm32,stm32是基于cortex-m3内核的,所以在写这个系统的时候很多参照了cortex-m3内核的文档,其中包括了pendsv中断向量,与中断压栈以及堆栈指针等方面。在设计中中断任务我们用的是msp堆栈指针,而我们的任务使用的是psp指针,我们在汇编代码中开启了psp指针的使用以后就,cpu就会自动的进行切换了:
开全局与关全局中断的代码:
enter_int export enter_int CPSID I ;PRIMASK=1 关中断 BX LR ;返回 exit_int export exit_int CPSIE I ;开中断 BX LR ;返回
第一次启动操作系统,我们往往需要初始化psp指针,设置pendsv中断为最低的优先级,然后开始一次调度:
;开启操作系统 start_os proc export start_os CPSID I ;首先设置pendsv为最低优先级 ;设置pendsv的中断优先级 ldr r0,=0xE000ED22 ;最低优先级 ldr r1,=0xff ;设置 strb r1,[r0] ;设置psp为0,用于判断是否第一次任务调度 MOVS R0, #0 ;R0 = 0 MSR PSP, R0 ;PSP = R0 ;开启pendsv中断 LDR R0, =0xE000ED04 ;R0 = 0xE000ED04 LDR R1, =0x10000000 ;R1 = 0x10000000 ;设置触发 STR.w R1, [R0] ;*(uint32_t *)NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET ;打开中断 CPSIE I ; ;死循环 os_start_hang B os_start_hang endp
软件开启pendsv中断的代码:
;出发pendsv中断,以便进行中断调度 open_scheduling proc export open_scheduling push {r0-r4,lr} LDR R0, =0xE000ED04 LDR R1, =0x10000000 ;进入pendsv中断 STR R1, [R0] pop {r0-r4,pc} endp
最后就死pendsv中断中的代码:
;pendsv中断 PendSV_Handler PROC EXPORT PendSV_Handler REQUIRE8 ; 加这两条对齐伪指令防止链接器报错 PRESERVE8 ; 8 字对齐 ;中断调度时不能被打断,这里关闭中断 cpsid I ;获得sp指针的值 MRS R0, PSP ;R0 = PSP ;如果第一次执行,则执行一次中断调度 CBZ R0, thread_change ;不是第一次则保护r4-r11 SUBS R0, R0, #0x20 ;R0 -= 0x20 STM R0, {R4-R11} ; ;保存本次的栈顶地址 ldr r1,=task_mem_ ldr r1,[r1] str R0,[r1] thread_change ;任务调度 push {lr} ldr.w r0,=task_sw blx r0 pop {lr} LDM R0, {R4-R11} ;恢复新的r4-r11的值 ADDS R0, R0, #0x20 ;R0 += 0x20 MSR PSP, R0 ;切换到用户线程模式 ;lr 的第2位为1时自动切换 ORR LR, LR, #0x04 ;开中断 cpsie I BX LR ENDP
下面是最最重要的,任务调度器,任务调度器主要是找到最高优先级的任务,并且轮询调度,还要保存要运行的任务的控制块,在task.c中:
//任务调度函数 void *task_sw(void){ uint32 i=0; TASK_TCB *max_TASK_TCB=TASK_TCB_LIST[0]; static TASK_TCB *back_task_tcb=null; //查找没有通优先级的 if(back_task_tcb!=null){ uint32 spotted=0; for(i=0;i<TASK_TCB_NUM;i++){ if(back_task_tcb==TASK_TCB_LIST[i]){ spotted=1; continue; } //确保是没有被调度过的任务 if(spotted==1){ if(TASK_TCB_LIST[i]!=null&& back_task_tcb->level==TASK_TCB_LIST[i]->level){ max_TASK_TCB=TASK_TCB_LIST[i]; goto step; } } } } for(i=0;i<TASK_TCB_NUM;i++){ if(TASK_TCB_LIST[i]!=null){ if(TASK_TCB_LIST[i]->status==true&& //任务没有被延时 TASK_TCB_LIST[i]->delay_count==0){ if(max_TASK_TCB==null){ max_TASK_TCB=TASK_TCB_LIST[i]; continue; } //获取优先级最高的 if(max_TASK_TCB->level > TASK_TCB_LIST[i]->level){ max_TASK_TCB=TASK_TCB_LIST[i]; } } } } step: //运行时间+1 max_TASK_TCB->run_count++; //当前的堆栈 task_mem_=&max_TASK_TCB->mem_task; //保存当前运行的tcb TCBIng=max_TASK_TCB; //保存上次获得的最大优先级 back_task_tcb=max_TASK_TCB; //返回堆栈的地址 return max_TASK_TCB->mem_task; }这就是zrtos的任务切换的核心部分,看了这些对rtos也算有一定的了解。请期待下一节,zrtos中API函数的使用。