RTOS 基本原理, 框架模型 讲解@STC全球技术互助论坛

lly***

感谢分享，我也学习一下

j***

感谢分享

13918***

请教
        //SP保存到任务控制块
        MOV   DR0,DR60
        MOV   DR4,OSTCBCur
        MOV   @WR6+0x2,WR2
@WR6+0x2 这部分指向哪里?
此外, 看到任务切换 所有ALU寄存器都要切换上下文, 有没有"节约"一点的可能?

tzz***

13918210822 发表于 2024-2-6 17:42
请教
        //SP保存到任务控制块
        MOV   DR0,DR60

        MOV   DR0,DR60             //DR60即SP
        MOV   DR4,OSTCBCur    //OSTCBCur是任务控制块指针，任务控制块第一个数据就是任务栈栈顶指针
        MOV   @WR6+0x2,WR2   //WR6是DR4的低两有效字节，+0x02是因为通用指针是四字节，现在只使用两字节，所以地址加2
等一句读出SP，第二句读出OSTCBCur，第三句保存SP到任务控制块。

回老家过年了，没有电脑，有问题留言，明年解答

神***

W***

学习了

li2***

感谢分享

HJJ***

写的通俗易懂，楼主用心了！

tzz***

闲暇时间就来论坛发个贴玩玩，就当是业余休息了。

本贴接着讲 RTOS 基本原理 之 栈和任务栈，希望有人喜欢。本贴文继续叠加到1楼.

栈和RTOS中的任务栈
在RTOS领域，堆栈是一个不容忽视的概念，RTOS里的任务栈，是栈的一个分支，正确的理解栈，对学习RTOS有非常大的帮助。
堆栈分为堆和栈，这里只讲栈，为了不混淆概念，以下不管是堆栈还是栈，指的都是栈。
以下是栈概念的描述
1. 简单的来理解，栈就是一片内存，它的访问地址由栈顶指针SP给出。
2. SP是指向内存的一个指针，他永远指向最后写入数据的那个内存的地址.也就是当我们向栈内写入一字节数据后，相应的要操作SP+1，如果是拿出一字节数据，则SP-1.
3. 栈和普通的内存其实没什么区别，但是栈必须是SP指针能够访问的区域，例如，51内核的栈必须是在IDATA区， 251内核的栈必须是在EDATA区
4. 栈的另一个特征是和CPU内核指令，中断等硬件操作息息相关，比如子程序调用指令LCALL暗含栈操作，栈操作指令PUSH，POP在写入数据后同时也会操作SP增减。

栈还有一个重要特征是后入先出，这好比我们往一个小纸箱内不断的堆叠钞票，下次取钞票时，最先取出的是最后叠入的钞票。

用代码举例来说明后入先出特征：

void fc(void)
{
    return;
}

void fb(void)
{
    fc();
    return;
}

void fa(void)
{
    fb();
    return;
}

上面的代码体现出函数调用链，即函数fa()调用了fb(),函数fb调用了fc(), 我们来分解一下这个调用过程即可体现出先入后出的特征，

执行语句fb()时， 编译器产生的汇编代码是 LCALL fb; 指令的具体操作是把当前（PC+3）的值写入栈，并且SP值自动加2 然后跳转到函数fb()并开始执行。
注意，在这里LCALL指令有隐含PC值入栈的操作。
接下来执行语句 fc(); 同样是把当前（PC+3）的值写入栈，并且SP值自动加2 然后跳转到函数fc()并开始执行。
此处也隐含PC值入栈的操作。

接下来执行fc()函数内return(RET)指令，RET指令从栈中读出两字数据写回PC，并使SP值-2，执行过后程序返回到fb()函数内return处
接下来执行fb()函数内return(RET)指令，RET指令从栈中读出两字数据写回PC，并使SP值-2，执行过后程序返回到fa()函数内return处
此时运行轨迹又回到了fa();

仔细分析上面的例子就可以发现，我们最后存入栈的数据（PC值）是被最先取出来的，这就是后入先出！

栈的几个作用：
1. 发生中断时硬件自动往栈内存储当前PC值（断点位置）和部分寄存器值并调整栈顶指针SP值，也就是自动保存中断发生时的程序运行断点位置，中断返回时，从堆栈中弹出PC值恢复PC , 并调整栈顶指针SP值。
2. 子程序（函数）调用时指令自动往栈内存储当前PC值（断点位置）并调整栈顶指针SP值，子程序返回时，从堆栈中弹出PC值恢复PC , 并调整栈顶指针SP值。
3. 编译器可以用堆栈传递函数形参，定义局部变量。
4. 如果用汇编语言编程，PUSH，POP栈操作指令可以对用户开放，用来存储临时数据。

栈容量大小需求的估算：了解了栈的几个作用以后，就可以大至估算出栈容量大小需求. 主要由中断嵌套层数，子程序调用深度，形参数量以及局部变量的多寡（如果编译器利用栈传递形参，把局部变量放在本内）几个因数决定。然而实际使用时却很难准确的计算出具体栈需求，原因是我们不断的在编辑代码，总不可能每改一次就去计算一次吧，并且这种计算本身也不容易，其次是中断是随机发生的，实际运行时最坏的情况短时间内可能体现不出来。所幸的是几乎所有成熟的RTOS都有堆栈检验功能，在RTOS自动检测的基础上我们只要稍为留些余量就可以轻易解决了。

如果没有使用RTOS，栈顶指针SP的初始化是由编绎器完成的，通常情况下，如果栈是向上增长的，除了我们代码已使用掉的内存外，剩下的内存都会自动成为栈。这也是为什么有些范例程序特别说明要留下多少RAM给堆栈使用的原因，如果你把内存用完了，那就等于没有堆栈了。

RTOS是一个多任务的系统，每个任务是相对独立的，每个任务都需要一个独立的堆栈。也就是说我们在运行这个任务的时候，使用这一片内存作为堆栈，切换到另一个任务后，需要使用另一片内存作为堆栈，只能这么做, 不让它们相互干扰.  切换堆栈很简单,只需改变栈顶指针SP的值就可以了。

RTOS在创建任务的时候，会为每一个任务指定堆栈区域和大小。

任务栈 就是 RTOS任务使用的堆栈

除此之外，RTOS中任务栈还有一个作用是用于保存上下文. 因为每一个任务运行都需要使用到寄存器组这种公共片上资源，当需要切换至另一个任务时，RTOS需要保存当前任务的寄存器组的数据，以备任务切换回来时，可以恢复这些数据，程序才能无差错的继续往后执行。

biao***

感谢捧场, 放假了, 在家里没事干, 接下来再续一集, 任务切换原理, 直接叠加在一楼