FreeRTOS是如何工作的--上下文切换的完整例子

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下面介绍一个完整的上下文切换的例子

连起来(Putting It All Together)

在第2节的最后一部分展示了这些积木模块(building blocks)和源代码模块(source code modules)使如何来达到一个在AVR微控制器上进行RTOS上下文切换的目的的。这个例子分几步演示了从一个低的优先级的任务Task A,切换到高优先级的任务Task B的。

源代码与WinAVR C开发工具兼容。

上下文切换-第1步

在RTOS tick 中断发生之前

这个例子，以TaskA的执行开始。TaskB先前已经被挂起，所以它的上下文已经被保存到TaskB的stack里面。

TaskA的上下文如下图所示:

在每个寄存器里标上(A)，表示，这寄存器含有任务A的上下文的正确值。

上下文切换—第2步

RTOS tick中断发生了

当TaskA 将要执行到一个LDI指令的时候，RTOS tick 发生。当中断发生时，AVR微控制器会在跳入到RTOS tickISR之前，自动放置当前的PC到stack里面。

上下文切换-第3步

RTOS tick 中断(服务)执行

ISR源代码如下。为便于阅读，移除注释。

/* Interrupt service routine for the RTOS tick. */
void SIG_OUTPUT_COMPARE1A( void )
{
    vPortYieldFromTick();
    asm volatile ( "reti" );
}
/*--------------------------------------------------*/
void vPortYieldFromTick( void )
{
    portSAVE_CONTEXT();
    vTaskIncrementTick();
    vTaskSwitchContext();
    portRESTORE_CONTEXT();
    asm volatile ( "ret" );
}
/*--------------------------------------------------*/

SIG_OUTPUT_COMPARE1A()是一个naked 函数。所以第一条指令是调用vPortYieldFromTick()..vPortYieldFromTick()也是一个naked 函数，所以AVR执行上下文被portSAVE_CONTEXT().明确保存。

portSAVE_CONTEXT()将整个AVR执行上下文全部压入TaskA的Stack..示意图如下。TaskA的栈顶指针（Stack Pointer）现在指向它自己的上下文的顶部。portSAVE_CONTEXT()通过保存栈顶指针的一份拷贝来完成。在上次TaskB挂起时，实时内核已经复制了TaskB的栈顶指针。

上下文切换-第4步
增加tick count

在TaskA上下文被保存之后再执行vTaskIncrementTick()。这个例子，假定tick count的增加会引起TaskB 准备运行。TaskB比TaskA有更高的优先级，所以vTaskSwitchContext()在ISR完成后将处理器交给 TaskB.

上下文切换-第5步
TaskB的栈顶指针被取得

TaskB的任务必须被恢复。portRESTORE_CONTEXT要做的第1件事情就是从TaskB被挂起时保存的拷贝里取得TaskB的栈顶指针。TaskB的栈顶指针被载入到处理器的stack pointer.所以现在AVR的栈顶指针就是指向TaskB的上下文。

上下文切换-第6步

恢复TaskB的上下文
portRESTORE_CONTEXT()从TaskB的stack中恢复它的上下文到相应的处理器寄存器。

只有PC(program counter)还留在stack中。

上下文切换-第7步
RTOS tick退出

vPortYieldFromTick()返回到SIG_OUTPUT_COMPARE1A()，在那里，最后一条指令是从中断返回(RETI). RETI指令假定stack中的下个值就是中断发生时返回地址。

当RTOS tick 中断发生时，AVR自动放置TaskA的返回地址（在TaskA中的下条指令的地址）到stack.。 ISR修改stack pointer 它指向了TaskB的stack. 从而，RETI指令从stack弹出的返回地址是 TaskB在挂起前将要立即执行的指令的地址.

RTOS tick，它中断的是 TaskA,然而却返回到了TaskB,这就完成了上下文切换。

====The End( 全文完)====

作者:Gavin Lee 更新日期:2006-04-24
来源:upsdn.net 浏览次数:

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