MC68K的C編譯器實(shí)現(xiàn)μC/OS-II向MC68K移值解析方案

和μC/OS -II中的其他中斷服務(wù)程序一樣，OSTickISR()首先在被不斷任務(wù)堆棧中保存CPU寄存器的值，然后調(diào)用OSIntEnter()。ΜC/OS- II要求在中斷服務(wù)程序開頭調(diào)用OSIntEnter()，其作用是將記錄中斷嵌套層數(shù)的全局變量OSIntNesting加1。如果不調(diào)用 OSIntEnter()，直接將OSIntNesting加1也是允許的。隨垢，OSTickISR()調(diào)用OSTimeTick()，檢查所有處于延時(shí)等待狀態(tài)的任務(wù)，判斷是否有延時(shí)結(jié)束并就緒的任務(wù)。在OSTickISR()的最后調(diào)用OSIntExit()，如果在中斷中(或其他嵌套的中斷)有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，并且當(dāng)前中斷為中斷嵌套的最后一層，OSIntExit()將進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。注意，如果進(jìn)行了任務(wù)調(diào)度，OSIntExit()將不再返回調(diào)用者，而是用新任務(wù)堆棧中的寄存器數(shù)值恢復(fù)CPU現(xiàn)場(chǎng)，然后用RTE實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換。如果當(dāng)前中斷不是中斷嵌套的最后一層，或中斷中沒有改變?nèi)蝿?wù)的就緒狀態(tài)，OSIntExit()將返回調(diào)用者OSTickISR()，最后OSTickISR()返回被中斷的任務(wù)。

4.OS_CPU32.C文件

μC/OS-II的移值需要用戶在OS_CPU32.C中定義6個(gè)函數(shù)，而實(shí)際上需要定義的只有OSTaskStkInit()一個(gè)函數(shù)，其他5個(gè)函數(shù)需要聲明，但不一定有實(shí)際內(nèi)容。這5個(gè)函數(shù)都是用戶定義的，所以O(shè)S_CPU32.C中沒有給出代碼。如果用戶需要使用這些函數(shù)，請(qǐng)將文件OS_CDG.H中的#define constant OS_CPU_HOOKS_EN設(shè)為1，設(shè)為0表示不使用這些函數(shù)。

OSTaskStkInit ()函數(shù)由任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()調(diào)用，用來(lái)初始化任務(wù)的堆棧。初始狀態(tài)的堆棧模擬發(fā)生一次中斷后的堆棧結(jié)構(gòu)。按照中斷后的進(jìn)棧次序預(yù)留各個(gè)寄存器的存儲(chǔ)空間，而中斷返回地址指向任務(wù)代碼的起始地址。當(dāng)調(diào)用OSTaskCreate()或 OSTaskCreateExt()創(chuàng)建一個(gè)新任務(wù)時(shí)，需要傳遞的參數(shù)是：任務(wù)代碼的起始地址、參數(shù)指針、任務(wù)堆棧頂端的地址、任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。 OSTaskCreateExt()還需要一些其他參數(shù)，但與OSTaskStkInit()沒有關(guān)系。OSTaskStkInit()只需要以上提到的 3個(gè)參數(shù)：task、pdata、ptos。由于MC68K堆棧是16位寬的(以字為單位)，OSTaskStkInit()將創(chuàng)立一個(gè)指向以字為單位的內(nèi)存區(qū)域的指針，同時(shí)要求堆棧指針指向空堆棧的頂端。堆棧初始化工作結(jié)束后，OSTaskStkInit()返回新的堆棧頂指針， OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()將指針保存在任務(wù)的OS_TCB中。

三、移植中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

由于μC/OS-II運(yùn)行的實(shí)時(shí)性，調(diào)試內(nèi)核幾乎不可能。一旦移植過(guò)程中內(nèi)核運(yùn)行不穩(wěn)定，很難確定是什么地方的問(wèn)題，更困難的是有些現(xiàn)象幾乎是不可重復(fù)的。這就需要詳細(xì)了解內(nèi)核運(yùn)行機(jī)理，認(rèn)真分析，找出可能存在的問(wèn)題。下面就來(lái)分析這些移植過(guò)程中的問(wèn)題。

1.編譯器的優(yōu)化選項(xiàng)

在移植過(guò)程中，除了要熟悉μC/OS-II和目標(biāo)芯片之外，熟悉使用的C編碼器也非常重要。通常C編譯器都會(huì)提供一些優(yōu)化代碼的選項(xiàng)，在移植μc/OS-II的過(guò)程中，這些選項(xiàng)往往會(huì)帶來(lái)麻煩。下面是移植中與HIWARE的C編譯器有關(guān)的例子。

通常在調(diào)用子程序或進(jìn)入中斷時(shí)，C編譯器會(huì)自動(dòng)保存CPU內(nèi)部寄存器到堆棧中。例如，在進(jìn)入中斷時(shí)編譯器會(huì)加入下面2條指令：

LINK #$0000，A6;

MOVEM.L D0/D1/D3/D4/D5/D6/D7/A0/A1/A2/A3/A4/A5，-(A7);

這2 條匯編指令的作用是將CPU的數(shù)據(jù)寄存器D0～D7、地址寄存器A0～A5保存到堆棧中，再將此時(shí)的堆棧指針A7也保存到堆棧中，并使用A6作為臨時(shí)的堆棧指針。這本是一個(gè)非常好的優(yōu)化選項(xiàng)，可以防止在中斷中偶然地更改了數(shù)據(jù)寄存器或地址寄存器;但在μC/OS-II中，這個(gè)機(jī)制將對(duì)OS_CPU_C.C 和OS_CPU_ASM.ASM中的幾個(gè)子程序和中斷服務(wù)例程產(chǎn)生致命的影響。

OS_CPU_C.C和OS_CPU_ASM.ASM中的子程序中斷引發(fā)任務(wù)調(diào)度，當(dāng)前的任務(wù)被掛起。掛起任務(wù)是通過(guò)下面的語(yǔ)句來(lái)完成的：

MOVEM.L A0-A6/D0-D7，-(A7);

MOVE.L @OSTCBCur，A2;

MOVE.L (A2)，A1;

MOVE.L A7，(A1);

保存任務(wù)的指針和所有數(shù)據(jù)地址寄存器的值，那么理想情況下，此時(shí)的任務(wù)堆棧應(yīng)該是如圖1所示的情況(以O(shè)SCtxSw()函數(shù)為例，可以對(duì)應(yīng)到OS_CPU_C.C和OS_CPU_ASM.ASM中的其他函數(shù)和中斷處理例程)。

那么恢復(fù)掛起的任務(wù)時(shí)，只要通過(guò)如下語(yǔ)句：

MOVE.L OSTCBHighRdy，A1;

MOVE.L @OSTCBCur，A2;

MOVE.L A1，(A2);

MOVE.L (A1)，A7;

MOVEM.L (A7)+，A0-A6/D0-D7;

將保存在任務(wù)TCB中的任務(wù)堆棧指針恢復(fù)，再恢復(fù)數(shù)據(jù)地址寄存器，最后執(zhí)行OSCtxSw()的中斷返回，就可以順利地恢復(fù)被掛起的任務(wù)。

如果C編譯器在OSCtxSw()函數(shù)入口處插入了2條保存數(shù)據(jù)地址寄存器和堆棧指針的語(yǔ)句后，再執(zhí)行掛起任務(wù)的語(yǔ)句，任務(wù)的堆棧會(huì)變成圖2所示的情況。編譯器引起了堆棧的變化，如果所有的任務(wù)都是用這種方式掛起和恢復(fù)的，并不會(huì)產(chǎn)生致命的問(wèn)題，因?yàn)榫幋a器退出OSCtxSw()函數(shù)時(shí)會(huì)插入如下語(yǔ)句恢復(fù)堆棧：

MOVEM.L (A7)+，D0-D7/A0-A5;

UNLK A6;

問(wèn)題在于初始化任務(wù)的時(shí)候，每個(gè)任務(wù)實(shí)際上是按照?qǐng)D1所示的堆棧結(jié)構(gòu)被初始化的，那么，按照?qǐng)D2的堆棧結(jié)構(gòu)來(lái)恢復(fù)自然會(huì)導(dǎo)致堆棧崩潰。

解決這個(gè)問(wèn)題的方法很多，可以改定任務(wù)初始化的代碼以適應(yīng)C編譯器的這個(gè)“優(yōu)化”，也可以在進(jìn)入OSCtxSw()函數(shù)時(shí)首先調(diào)用如下語(yǔ)句恢復(fù)堆棧，抵消C編碼器的影響：

MOVEM.L (A7)+，D0-D7/A0-A5;

UNLK A6;

而在退出OSCtxSw()函數(shù)前再調(diào)用如下語(yǔ)句模擬出更動(dòng)的堆棧：

LINK #$0000，A6

MOVEM.L D0-D7/A0-A5，-(A7);

較好的方法當(dāng)然是調(diào)整編譯器，取消這個(gè)優(yōu)化選項(xiàng)。如果無(wú)法調(diào)整編譯器，就只有用以上辦法來(lái)適應(yīng)編譯器了。