在MOTOROLAA68K系列MCU上移植μC/OS-II

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。

2.開(kāi)關(guān)中斷的方法

在μC/OS-II中，開(kāi)關(guān)中斷是非常重要的，它可以保證關(guān)鍵代碼或訪問(wèn)全局變量時(shí)不受中斷的意外影響。CPU32的中斷控制比較復(fù)雜，提供了7級(jí)具有不同級(jí)別的中斷;可以選擇關(guān)閉或打開(kāi)某幾級(jí)中斷。但多級(jí)中斷會(huì)使得μC/OS- II的中斷處理變得復(fù)雜。在簡(jiǎn)單的應(yīng)用或初次嘗試移植μC/OS-II時(shí)，可以使用全開(kāi)全關(guān)的方法。

如果考慮多級(jí)中斷，必須注意到中斷開(kāi)關(guān)級(jí)別的控制是一個(gè)重要的信息，在關(guān)閉中斷之前需要將這個(gè)信息保存起來(lái)，在對(duì)應(yīng)的開(kāi)中斷時(shí)恢復(fù)這個(gè)中斷級(jí)別控制信息。最容易想到的方法是用一個(gè)全局變量存存這個(gè)信息。

使用這個(gè)方法的程序如下：

#define OS_EXIT_CRITICAL() asm move SR_TEMP,sr;

#define OS_ENTER_CRITICAL() asm move.w SR,SR_TEMP;

asm ori.w #0x0700,SR;

接著構(gòu)造兩個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)分別向屏幕輸出一句話，同時(shí)修改內(nèi)核的代碼，讓空閑任務(wù)也輸出一句話。運(yùn)行內(nèi)核，通常在幾分鐘內(nèi)會(huì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)核停止調(diào)試，只有空閑任務(wù)不停地向屏幕輸出。這種情況非常麻煩，因?yàn)楦鶕?jù)無(wú)法通過(guò)調(diào)試手段判斷何時(shí)何處導(dǎo)致內(nèi)核停止調(diào)度。

分析一下，當(dāng)只有空閑任務(wù)運(yùn)行時(shí)，代碼為：

move.w sr,sr_temp

ori.w #0700,sr

addi.1 #1,OSIdleCtr

move.w sr_temp,sr

jmp ****

這5句語(yǔ)句在循環(huán)運(yùn)行，而中斷(這時(shí)只有定時(shí)中斷)可以在任意一句語(yǔ)句中間切入。那么，如果在MOVE.W SR，SR_TEMP的時(shí)候產(chǎn)生了中斷，

就會(huì)執(zhí)行中斷(因?yàn)檎P(guān)中斷，但還沒(méi)有關(guān)上);而中斷程序調(diào)用的OSIntENTER和OSIntEXIT都會(huì)調(diào)用OS_ENTER_CRITICAL()來(lái)關(guān)閉中斷，遞增中斷嵌套層數(shù)全局變量。這時(shí)，再次執(zhí)行MOVE.W SR，SR_TEMP變量就被改寫成關(guān)中斷的值，當(dāng)從中斷返回到IDLE任務(wù)執(zhí)行MOVE.W SR_TEMP，SR時(shí)，就關(guān)閉了中斷，而不是恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)寄存器。這樣就導(dǎo)致內(nèi)核無(wú)法響應(yīng)中斷，無(wú)法調(diào)度任務(wù)，只有IDLE任務(wù)在運(yùn)行。

如何解決?最容易想到的方法是再增加一個(gè)全局變量，用來(lái)保存進(jìn)入中斷時(shí)的中斷開(kāi)關(guān)信息，退出中斷恢復(fù)這個(gè)信息;但如果考慮到中斷嵌套，相同的情況又出現(xiàn)了，并且如果一個(gè)任務(wù)在執(zhí)行MOVE.W SR，SR_TEMP時(shí)被中斷打斷并且發(fā)生了任務(wù)調(diào)度，那么當(dāng)個(gè)任務(wù)恢復(fù)時(shí)，它使用的中斷信息SR_TEMP可以已經(jīng)是被其他任務(wù)更改后的值了。內(nèi)核無(wú)法響應(yīng)中斷，無(wú)法調(diào)度的任務(wù)可能依然存在。

給每個(gè)任務(wù)和中斷都定義一個(gè)這樣的全局變量，在不考慮中斷嵌套的情況下似乎可以解決問(wèn)題，但想象一下為每一個(gè)任務(wù)和中斷提供一個(gè)單獨(dú)的OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()函數(shù)所帶來(lái)的工作量。顯然這不一個(gè)好辦法。

將中斷信息推入堆棧是一個(gè)好主意，但我們會(huì)看到由此帶來(lái)的一些更加隱蔽而復(fù)雜的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法的程序代碼如下：

#define OS_ENTER_CRITICAL() asm move SR,-(A7);

asm ori.w #0x0700,SR;

#define OS_EXIT_CRITICAL() asm move (A7)+,sr;

這樣，每次調(diào)用OS_ENTER_CRITICAL()，都將當(dāng)前的中斷開(kāi)關(guān)信息保存到當(dāng)前任務(wù)堆棧或系統(tǒng)堆棧中斷OS_EXIT_CRITICAL()時(shí)，恢復(fù)這個(gè)信息。

使用了這個(gè)方法后，必須小心地計(jì)算堆棧的使用情況，修改 OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C文件里的函數(shù)。以O(shè)SIntCtxSw()函數(shù)為例，這個(gè)函數(shù)將導(dǎo)致中斷級(jí)的任務(wù)調(diào)度，即被中斷打斷的程序不能繼續(xù)運(yùn)行，退出中斷中另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)得以運(yùn)行。在這個(gè)函數(shù)中必須對(duì)被中斷的任務(wù)堆棧進(jìn)行清理，使得這個(gè)任務(wù)的堆?？雌饋?lái)和一次正常的任務(wù)切換后的情況相同，這樣，才能保證這個(gè)任務(wù)被正確地恢復(fù)運(yùn)行。OSIntCtxSw()函數(shù)僅僅在OSICntExit()函數(shù)中被調(diào)用。

須指出的是，在中斷發(fā)生時(shí)，CPU32已經(jīng)將全部的寄存器和狀態(tài)寄存器，PC指針內(nèi)容保存到了堆棧中，這樣已經(jīng)為被打斷的任務(wù)的恢復(fù)作好了準(zhǔn)備。如果按照正常的中斷流程，在退出中斷時(shí)，被打斷的任務(wù)應(yīng)該恢復(fù)運(yùn)行?，F(xiàn)在，由于執(zhí)行了中斷級(jí)的任務(wù)切換，被打斷的任務(wù)不能立刻恢復(fù)，而是被掛起，這就要求在執(zhí)行任務(wù)調(diào)度前調(diào)整堆棧，使得被中斷打斷的任務(wù)處于隨時(shí)可以被恢復(fù)的狀態(tài)。

在中斷處理程序中，當(dāng)執(zhí)行到OSIntExit()時(shí)，堆棧的情況和剛剛進(jìn)入中斷還是相同的，是能夠隨時(shí)恢復(fù)被打斷的任務(wù)的情況。那么，只需要忽略O(shè)SIntExit()函數(shù)造成的堆棧變化。首先，是OSIntExit()函數(shù)本身的返回地址，長(zhǎng)度為2個(gè)字;調(diào)用OS_ENTER_CRITICAL()壓入堆棧的狀態(tài)寄存器，長(zhǎng)度為1個(gè)字;最后，是OSIntCtxSw()函數(shù)的返回地址，長(zhǎng)度為2個(gè)字。那么在OSIntCtxSw()進(jìn)行任務(wù)切換時(shí)，首先要把這5個(gè)字的堆棧的內(nèi)容清除，才能保證被中斷任務(wù)的正確恢復(fù)。該語(yǔ)句如下：

ADDA #10，A7;

在完成了這些調(diào)整后，由于開(kāi)關(guān)中斷可能導(dǎo)致的內(nèi)核調(diào)度死鎖的可能已經(jīng)不存在了。但是在這種情況下，另一個(gè)更加隱蔽的問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題又是和使用的C編碼器相關(guān)的。