ucos在s3c2410上运行过程整体剖析---两种任务切换的实现方法

以ucos为例，做详细说明。Ucos分为任务级任务切换和中断级任务切换。

Ucos整个用户程序和操作系统程序都运行在一个模式下（SVC模式）。所以在不用切换芯片运行模式的情况下就可以做任务级任务切换。

任务级进程切换原因是任务本身显示调用进程切换函数。

比如新建了一个优先级比较高的任务时就要显示调用任务切换函数。还有就是任务本身代码中调用了OSTimeDly（）函数时也会产生任务切换。当然，在切换之前一般先进行的是任务调度，关于调度算法这里就不再多说。

切换的具体过程：

OS_TASK_SW

STMFD sp!, {lr}; save pc。

//保存现场即保存下一条指令，下一条指令在lr中存储着返回的指令地址.

STMFD sp!, {lr} ; save lr//保存lr的值

STMFD sp!, {r0-r12} ; save registers //保存通用寄存器的值

MRS r4, CPSR ; cpsr寄存器只能用mrs 和 msr进行读写操作，前面说过整个代码运行在系统模式下，有读取cpsr寄存器的权限

STMFD sp!, {r4} ; save current CPSR //保存CPSR的值

MRS r4, SPSR

STMFD sp!, {r4} ; save SPSR //保存SPSR的值

到目前为止，我们已经把程序的运行环境保存到当前模式的任务堆栈中了

; OSPrioCur = OSPrioHighRdy

LDR r4, addr_OSPrioCur

LDR r5, addr_OSPrioHighRdy

LDRB r6, [r5]

STRB r6, [r4]

以上代码是把最高优先级复制给当前优先级

; Get current task TCB address

LDR r4, addr_OSTCBCur

LDR r5, [r4] ;提取tcb结构体里的首地址。即OSTCBStkPtr

STR sp, [r5] ; store sp in preempted tasks's TCB//把sp指针保存到OSTCBStkPtr指向的内容

到这里为止，已经把当前任务的相关信息都保存到当前任务的tcb中去了。

; Get highest priority task TCB address

LDR r6, addr_OSTCBHighRdy 把指向最高优先级任务tcb的指针赋给r6

LDR r6, [r6] 把最高优先级的TCB的首地址赋给r6（即任务堆栈指针的地址）

LDR sp, [r6] ; get new task's stack pointer 把新任务的堆栈指针内容赋给sp

; OSTCBCur = OSTCBHighRdy

STR r6, [r4] ; set new current task TCB addres //把最高优先级的任务控制块赋给当前任务的任务控制块

; restore task's mode regsiters

LDMFD sp!, {r4}

MSR SPSR_cxsf, r4

LDMFD sp!, {r4}

MSR CPSR_cxsf, r4

//恢复SPSR 和CPSR的内容

; return in new task context

LDMFD sp!, {r0-r12, lr, pc}

//恢复r0~r12，lr，pc值，当然程序也就跳转到新的任务执行了。

找到最高优先级的任务的任务控制块，由于任务控制块的第一个数据域是任务堆栈指针，

即偏移量是0的地方。取出该任务的任务堆栈，把里面保存的有关这个任务的信息恢复到当前所有的寄存器中。到此任务切换完成。

整个过程就是用指令强制当前进程切换成另一个进程。

需要注意的是，调用任务切换函数之前是已经关闭中断的了。即保存的CPSR的I和F位是1.

好了下面说一下，中断级任务切换。就是在中断服务程序里，如果发现了优先级更高的准备好运行的进程，那中断服务程序执行完后就不返回到原来的那个进程了，而是返回另一个更高优先级的进程。

; post FIQ Context switcher. This is called from OSIntExit when a hooked ISR

; wants to return in the context of another task. We load the new tasks context

; (from OSPrioHighRdy) and do the return from interrupt.

;

; Get pointer to stack where ISR_FiqHandler saved interrupted context

; ISR entry only saves first seven regs and LR.

;

;add r7, sp, #24 ; save pointer to register file, we must adjust this pointer to the position that just Enter Interrupt

LDR sp, =IRQStack ;IRQ_STACK ;test to del it

sub r7, sp, #4 ;r7 is the position that just Enter Interrupt; 进入中段运行模式后，堆栈中已经保存了被中断任务的pc 等相关寄存器，r7现在保存了堆栈的首地址。（因为ARM用的是递减的满堆栈）

; Change ARM CPU to SVC mode for stack operations.

; This gets the CPU off the interrupt stack and back to the

; interrupted task's stack, which is the one we want to alter.

;

mrs r1, SPSR ; get suspended PSR

orr r1, r1, #0xC0 ; disable IRQ, FIQ.

msr CPSR_cxsf, r1 ; switch mode (shold be SVC_MODE)

改变cpu到系统运行模式，目的是把在中断模式下保存的各种寄存器状态再保存到被中断的任务的任务控制块中，（主要是要把程序运行的状态保存到SVC模式下的堆栈中）

; PSR, SP, LR regs are now restored to the interrupted SVC_MODE.

; now set up the task's stack frame as OS_TASK_SW does...

;ldr r0, [r7, #52] ; get IRQ's LR (tasks PC) from IRQ stack //r0-r12

ldr r0, [r7] ; get IRQ's LR (tasks PC) from IRQ stack

sub r0, r0, #4 ; Actual PC address is (saved_LR - 4) 在中断时lr保存到pc是下两条到的指令地址，这和arm9的2级流水有关系

STMFD sp!, {r0} ; save task PC

STMFD sp!, {lr} ; save LR

sub lr, r7, #52 ;//we save the r0-r12 when we enter IRQ.

; mov lr, r7 ; save FIQ stack ptr in LR (going to nuke r7)

ldmfd lr!, {r0-r12} ; get saved registers from FIQ stack

STMFD sp!, {r0-r12} ; save registers on task stack //把中断发生时保存的r0~r12重新保存到SVC模式下的堆栈中

; save PSR and PSR for task on task's stack