上下文切换 上下文, 开发

yuyang911220

看本文请参考《都江堰操作系统与嵌入式系统设计》第15章，该书可在www.djyos.com下载。
写这一篇的时候，djyos在stm32上已经跑起来了，只是串口驱动还没有写，不能输出而已。从之一到之五，东扯西扯了很多东西，包括移植方法，中断系统实现方法，上下文设计、开发工具等，除了在之三列出了初始化代码外，其他几篇都没有代码。这是因为代码一直在调试中，变化很大，写出来也是白搭，这不，之三列出的代码，就是针对gcc环境的，在mdk下全改了。写移植日志，如果没有代码的话，原理讲得再多，也是纸上谈兵，现在系统跑起来了，底层代码基本不会变了，我们就结合代码来讲解一下。
移植djyos，需要修改的代码主要有：中断相关代码、cpu硬件初始化代码、上下文操作代码等。djyos代码在所有可能需要在移植时修改的代码中，均有“移植关键”字样的注释。
我们先对比arm7来讲解一下cm3中上下文切换。
1、设置初始上下文

线程的上下文指线程执行环境的当前状态，其实也就是影响该线程执行的cpu寄存器的状态，在cm3中，这些寄存器一共有17个：R0-R15（R15即PC）和xpsr，但从之四上的那张图上，我们并没有看到R13（即SP），那是因为上下文保存在当前线程的栈的当前位置，该位置是变化的，而恢复上下文又必须先得到SP才可以，所以SP只能保存在某一个固定的位置，而不能保存在栈中。djyos把SP保存在当前线程虚拟机的线程控制块中。
线程执行之前，我们必须为它准备好上下文，也就是初始上下文，djyos中，所有线程都是由函数__djy_vm_engine发动的，该函数有一个参数，即线程所属事件的处理函数指针，根据aapcs规定，该参数保存在R0中。因此，初始上下文中只有R0和PC是有效的，xpsr应该给一个合法的初始值外，其他寄存器可以用任意值，所以，初始上下文设置为：
R0：线程所属事件的处理函数指针。
PC：__djy_vm_engine函数的地址
xpsr：0x01000000，thumb状态，清掉其他所有标志。
其他寄存器：任意。
__asm_reset_thread函数完成线程初始上下文设置，意为复位线程到初始状态。函数本身注释已经很明白，就不再解释了。
;函数原型:void *__asm_reset_thread(void (*thread_routine)(struct event_script*),
;                                       struct  thread_vm *vm);
;-----------------------------------------------------------------------------
__asm_reset_thread  PROC
   EXPORT  __asm_reset_thread
   ldr    r2,[r1,#4]         ;取虚拟机栈顶指针
   mov    r4,#0x01000000     ;xpsr的初始值
   ldr    r3,=__djy_vm_engine ;取虚拟机引擎指针
   stmfd  r2!,{r3,r4}        ;存pc，xpsr
   sub    r2,r2,#14*4        ;后退14个寄存器,初始状态r0-r12中，除r0外均无意义，
                               ;__vm_engine函数不返回，lr也无意义
   ;存在r0中的thread_routine是__vm_engine的参数，切换上下文时，thread_routine将
   ;恢复到r0中，根据调用约定，r0的值就是__vm_engine函数的参数。
   str    r0,[r2,#8*4]       ;保存 thread_routine指针到r0的位置.
   str    r2,[r1]            ;保存vm的当前栈指针到vm->stack中
   bx     lr

      ENDP

2、上下文切换

上下文切换即中止正在处理的事件（线程），转而处理另一个事件，在下列情形下，将引发上下文切换：
a、正在执行的线程因故被阻塞，比如请求使用设备，但该设备正忙。
b、有高优先级的线程就绪，比如释放了信号量，而使正在等待信号量的高优先级事件就绪