综述+任务堆栈初始化过程分析.docx

1、综述+任务堆栈初始化过程分析 窗体顶端 综述+任务堆栈初始化过程分析2010-10-27 03:40转载自 likunyuan最终编辑 chiefsniper首先在看本文时有以下几个知识点需要了解：1、为什么我要把工作模式切换在管理模式呢？答：根据第二版的ARM体系结构参考手册，我们可以查看到在用户模式和系统模式下，使用LDM指令时，会导致对不可预知的错误。但是在IAREWARM环境下，对系统初始化时，是默认将ARM切换到系统模式的，因此在uCOS-II启动时，我们默认的将系统切换到管理模式下工作。这样就可以避免了在使用LDM指令时产生不可预知的错误了。2、着重强调一下在OS_CPU_A.A中

2、汇编指令中的BX指令，为什么要强调呢？答：根据第二版的ARM体系结构参考手册，在ARM体系的T变种版本4、ARM体系版本5及其以上版本。BX指令把通用寄存器Rm中的值拷贝到PC，同时判断拷贝后的PC寄存器的第0位值是否是1，如果第0位的值是1，则将当前处理器切换到Thumd指令集下进行执行。3、此处再讲解一下向PC寄存器写操作的注意事项，为什么要强调呢？答：根据第二版的ARM体系结构参考手册，我们可知，在向该寄存器进行写操作时会导致程序跳转到写入PC寄存器的地址处进行执行。在ARM指令集必须要求是字对齐的，那么写入PC寄存器的值得最低2位就必须为0；在Thumd指令集下必须是半字对齐的，那么写

3、入PC寄存器的值得最低1位就必须是0；ARM体系的版本较多，在ARM体系版本3及其以下版本，在ARM指令下写入PC寄存器的最低2位是被忽略了的（也就是说是由硬件实现PC = PC&0xFFFFFFFC操作）在ARM体系版本4及其以上版本，在ARM指令下写入PC寄存器的最低2位值是必须为0的，这部分是必须软件完成的，即：在将地址写入PC之前，必须将地址的值与0xFFFFFFFC进行与操作，再将操作的结果传递给PC寄存去。在Thumd指令集下要求所有指令为半字对齐，因此写入PC寄存器的值必须先与0xFFFFFFFE进行与操作，然后再将与操作的结果传递给PC寄存器。4、特别提到大家注意一下LDM指令

4、。为什么呢？答：该指令只能在ARM指令集中，在Thumd指令集中是没有该指令的。在查看到ARM+Architecture+Reference+Manual(2nd+Edition)手册后，会发现对于LDM的操作有如下操作，用示意性代码表示如下：If 条件满足Address = start_addressFor( I = 0 ; I = 14 ; i+)If (register_list = 1)Ri = Memoryaddress,4;Address += 4 ;If(register_list15 = 1)value = memoryaddress,4;If( ARM体系5版本及其以上版本)

5、PC = value & 0xFFFFFFFET bit = Value0 ;ElsePC = value&0xFFFFFFFCAddress = address + 4 ;上面的示意性代码意思就是说，如果LDM的目的操作数包含PC寄存器的话，写入PC寄存器的值得最后一位路过时1的话，执行完毕LDM指令后，处理器就会切换到Thumd模式。本次分析所使用到的资料或书籍如下：1、ARM+Architecture+Reference+Manual(2nd+Edition)2、ARM体系结构与编程-杜春蕾3、嵌入式实时操作系统COS-II（第二版）-邵贝贝翻译4、ARM IAR Assembler R

6、eference Guide5、IAR Embedded Workbench IDE User Guide6、IAR C/C+ Development Guide Compiling and linking 7、LPC2103的datasheet8、ARM and Thumb-2 Instruction Set Quick Reference Card9、Thumb 16-bit Instruction Set Quick Reference Card10、ARM7TDMI-S Technical Reference Manual转自Tony嵌入式论坛,地址:文中所示代码下载：（稍后提供）下面

7、先探讨一下LPC2103这个芯片的堆栈空间。我们在建立该项目之前，就对编译器设置了该工程的endian mode为little。Endian模式不清楚的就去查查ARM体系结构与编程，这里就不多说了。在以ARM7TDMI-S为内核的ARM芯片，其堆栈增长方向是由高地址向低地址增长。因此我们给每个任务分配的堆栈也必须按照这样的方式进行“push”和“pop”操作。即可这样理解：1、当我们在任务堆栈上执行类似的“push”操作时，首先将所需保存的数据压入到堆栈中，然后再对“任务的SP寄存器的值“-4。（这里-4的偏移量是因为我的整个移植代码都是在ARM指令集下进行的所以偏移量的设置是4）；2、当我们

8、在任务堆栈上执行类似的“pop“操作时，首先将堆栈中的数据弹出堆栈，然后再对”任务的SP寄存器的值“+4。（这里+4的偏移量是因为我的整个移植代码都是放在ARM指令集下进行的，所以偏移量的设置是4）；任务堆栈的初始化过程分析一、OSTaskStkInit函数好了，现在就可以进行我们的代码移植分析了。首先是对任务堆栈的初始化工作，代码如下：#define ARM_MODE_ARM 0x00000000#define ARM_MODE_THUMB 0x00000020#define ARM_SVC_MODE_THUMB (0x00000013L + ARM_MODE_THUMB)#define A

9、RM_SVC_MODE_ARM (0x00000013L + ARM_MODE_ARM)OS_STK *OSTaskStkInit (void (*task)(void *p_arg), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT16U opt)OS_STK *stk;INT32U task_addr;opt= opt;stk= ptos;task_addr = (INT32U)task & 1;*(stk)= (INT32U)task_addr;/PC*(-stk)= (INT32U)0x14141414L;/R14*(-stk)= (INT32U)0x12121212L;

10、/R12*(-stk)= (INT32U)0x11111111L;/R11*(-stk)= (INT32U)0x10101010L;/R10*(-stk)= (INT32U)0x09090909L;/R9*(-stk)= (INT32U)0x08080808L;/R8*(-stk)= (INT32U)0x07070707L;/R7*(-stk)= (INT32U)0x06060606L;/R6*(-stk)= (INT32U)0x05050505L;/R5*(-stk)= (INT32U)0x04040404L;/R4*(-stk)= (INT32U)0x03030303L;/R3*(-stk

11、)= (INT32U)0x02020202L;/R2*(-stk)= (INT32U)0x01010101L;/R1*(-stk)= (INT32U)p_arg;/R0if (INT32U)task & 0x01) *(-stk) = (INT32U)ARM_SVC_MODE_THUMB; else *(-stk) = (INT32U)ARM_SVC_MODE_ARM;return (stk);现在一句一句来分析：1、opt= opt;stk= ptos;这两句放到这里是没有任何实际意义，只是为了防止编译器报警；2、task_addr = (INT32U)task & 1;这一句可能很多人都不

12、理解，干嘛还要对任务的地址&1呢？答：实际上任务的地址（就是调用函数的起始地址）是要在LDMFD写入到PC的，而对于LDM的操作，写入PC的最后1bit会影响到处理器是否切换到Thumd模式下的，我在这里将任务地址的最后1bit清0，是为了保证任务在ARM模式下进行工作的。因为在部分ARM指令和Thumd指令混合编译的情况下，可能会导致整个uCOS系统崩溃的。加上这一句就能很好的保证系统在进行任务切换的时候，所有指令均能在ARM指令系统下工作。我说了是不是大家就很清楚了呢？3、*(-stk)= (INT32U)0x14141414L;/R14很多朋友可能会在这一句上有非常大的疑问了，R14寄存

13、器不是LR寄存器么？这个可以存储子程序的返回地址或者是存储分子语句的返回地址啊？怎么这里会对R14赋值成(INT32U)0x14141414L。这样做会不会让整个系统工作不正常啊？答：回答这个问题，就要用uCOS对于任务的定义了，在uCOS处理机制中，所有的任务都是一个包含死循环的函数，死循环中是根本就不会有返回地址的了，所以这里随便写入一个值都不会影响到任务的正常运行的。4、对R12和R1的初始化，大家可能又要问了，干嘛这样赋值啊？答：实际上对任务的初始化时在任务运行之前进行的，一个任务都还没有运行，他有怎么可能有影响R1到R12的值了，对于这点大家可以想象一下一个前后台的系统在程序刚开始执

14、行的时候是否会需要使用到这些寄存器呢？所以初始化这些寄存器根本就不会对任务运行有任何影响。5、*(-stk)= (INT32U)p_arg;这个是对R0寄存器的初始化。为什么要这样做呢？相信熟悉IAREWARM的朋友可能会知道（当然不知道的话，建议去做一个简单的测试程序），所有函数的第一个形式参数都是传递给R0的。P_arg就是我们建立的任务的第一个形参，尽管很多朋友在这个形参的设计上没有使用到。注意：实际上MDK也是用R0作为函数的第一个形参压栈处理的。6、对于最后的最后一个参数的初始化时对当前任务运行的异常模式和ARM或Thumd模式的一个压入堆栈的操作。7、还有的朋友可能会问道，怎么没有

15、看到对SP寄存器的保存呢？答：SP寄存器的保存实际是将SP寄存器的值保存到TCB的数据结构中了，所以这里就不再需要对SP进行重复保存了。在这个函数完成以后，任务的任务堆栈就像下面的方式建立了：低地址CPSRARM_SVC_MODE_ARM|R0(INT32U)p_argR10x01010101LR20x02020202LR30x03030303LR40x04040404LR50X05050505LR60X06060606LR70X07070707LR80X08080808LR90X09090909LR100X10101010LR110X11111111LR120X12121212LLR0X14141414L高地址PC(INT32U)task & 1转自Tony嵌入式论坛,地址: