UCOS-III笔记（四）
作者简介： 一个平凡而乐于分享的小比特，中南民族大学通信工程专业研究生，研究方向无线联邦学习
擅长领域：驱动开发，嵌入式软件开发，BSP开发
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UCOS-III笔记（四）
任务调度
UCOSIII的初始化
初始化UCOSIII函数：OSInit ( )
函数内部实现：
- 对一些全局变量赋初始值
- 初始化就绪列表以及就绪任务优先级
- 创建三个任务：空闲任务（必须创建），统计任务（条件创建），软件定时器任务（条件创建）
- 空闲任务：任务优先级最低31，当系统无其他的就绪任务，那么空闲任务将会执行，注意空闲任务不能被阻塞
- 统计任务：任务优先级为30，用来统计CPU使用率和各个任务的堆栈使用量
- 软件定时器任务：任务优先级为29，主要用于在特定的时间段内处理单次或周期性的软件定时器
开启任务调度器
开启任务调度器函数：OSStart ( )
函数内部实现：
- 进行一些安全关键代码判断
- 获取当前最高优先级任务
- 将调度器运行状态标志设置为开启状态
- 获取最高优先级任务的任务控制块
- 调用函数OSStartHighRdy( ) ，启动第一个任务
前导置零指令：CPU_CntLeadZeros( )
本质：计算一个 32位数，头部 0 的个数
CPU_CntLeadZeros ( OSPrioTbl[0]) ，其中OSPrioTbl[0]为32位的变量
eg1：
CPU_CntLeadZeros ( OSPrioTbl[0]) ) = 3
eg2：
CPU_CntLeadZeros ( OSPrioTbl[0]) ) = 1
函数OS_PrioGetHighest ( ) 通过前导置零指令获得最高优先级
启动第一个任务
启动第一个任务：OSStartHighRdy ()
函数内部实现：
- 屏蔽中断，防止在启动第一个任务时被打断
- 将PendSV设置为最低优先级
- 将PSP清0，PSP将用于任务栈
- 将MSP设置为OS_CPU_ExceptStkBas，指向异常栈的栈底（按 8 字节对齐）
- 获取当前最高优先级的任务它的任务优先级，以及任务控制块
- 将最高优先级任务的任务栈出栈
- 开中断，并跳转到第一个运行任务的任务函数执行
任务创建后对应任务的堆栈情况
- 寄存器xPSR被初始为0x01000000，其中bit24被置1，表示使用Thumb指令
- 寄存器PC被初始化为任务函数指针vTask_A，这样当某次任务切换后，任务A获得CPU控制权，任务函数vTask_A被出栈到PC寄存器，之后会执行任务A的代码
- LR寄存器初始化为函数指针OS_TaskReturn ，这是由移植层提供的一个出错处理函数
- 子函数的调用通过寄存器R0~R3传递参数，创建任务时，我们传入的参数被保存到R0中，用来向任务函数传递参数
EXC_RETURN合法值
R14 是链接寄存器 LR，在 ISR 中，它记录了异常返回值 EXC_RETURN
注意：在M4、M7系列中，bit4用于判断是否使用浮点单元，1不使用，0使用，M3未使用浮点单元，bit4为0
EXC_RETURN 只有 6 个合法的值（M4、M7），如下表所示：
MSP与PSP
程序在运行过程中需要一定的栈空间来保存局部变量等一些信息。当有信息保存到栈中时，MCU 会自动更新 SP 指针，ARM Cortex-M 内核提供了两个栈空间
-
主堆栈指针（MSP）：它由 OS 内核、异常服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用
-
进程堆栈指针（PSP）：用于常规的应用程序代码（不处于异常服务例程中时）
在UCOS-III中，中断使用MSP（主堆栈），中断以外使用PSP（进程堆栈）
任务切换
本质：CPU寄存器的切换
当由任务A切换到任务B，主要分为两步：
- 需暂停任务A的执行，并将此时任务A的寄存器保存到任务堆栈，这个过程叫做保存现场；
- 将任务B的各个寄存器值（被存于任务堆栈中）恢复到CPU寄存器中，这个过程叫做恢复现场；
对任务A保存现场，对任务B恢复现场，这个整体的过程称之为：上下文切换
注意：任务切换的过程在PendSV中断服务函数里边完成
PendSV中断触发
执行UCOS-III提供的相关API函数：OSCtxSw()和 OSIntCtxSw()
本质：通过向中断控制和状态寄存器 ICSR 的bit28 写入 1 挂起 PendSV 来启动 PendSV 中断
触发PendSV中断的两个函数由以下API函数调用：
- OSSched()：任务中使用
- OSIntExit()：中断中使用