CortexM3內(nèi)核的μC/OSII安全性與穩(wěn)定性的研究
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4.1 系統(tǒng)寄存器的設(shè)置
用戶應(yīng)用程序運行在用戶級,使用PSP堆棧指針；操作系統(tǒng)函數(shù)運行在特權(quán)級，使用的也是PSP堆棧指針；而中斷服務(wù)例程運行在處理模式的特權(quán)方式下，使用MSP堆棧指針。
特權(quán)與用戶級分區(qū)
圖2 特權(quán)與用戶級分區(qū)
首先利用MPU把內(nèi)存分為特權(quán)級訪問和用戶級訪問兩個區(qū)，如圖2所示。在系統(tǒng)初始化時，設(shè)置MPU相關(guān)寄存器，為系統(tǒng)分配任務(wù)堆棧與主堆棧：任務(wù)堆棧分配在用戶區(qū)，系統(tǒng)變量與主堆棧分配在特權(quán)區(qū)，只可特權(quán)級下訪問。
4.2 系統(tǒng)函數(shù)的修改
用戶任務(wù)工作在用戶級下，操作系統(tǒng)函數(shù)工作在特權(quán)級下，任務(wù)可能會在執(zhí)行系統(tǒng)函數(shù)時執(zhí)行上下文切換，因此系統(tǒng)要記錄任務(wù)切換時是處在特權(quán)級還是用戶級下，以便任務(wù)再次獲得處理器控制權(quán)時，切換到原先的訪問等級下。在任務(wù)創(chuàng)建時，加入訪問權(quán)限參數(shù)mode。
權(quán)限的值定義為：
#define OS_Mode_USER 1u //用戶級
#define OS_Mode_PRIVILEGE 0u //特權(quán)級
在創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)與堆棧初始函數(shù)的參數(shù)中加入訪問權(quán)限參數(shù)，形式如下：
INT8U OSTaskCreateExt (……,INT8U mode );
OS_STK *OSTaskStkInit (……,INT8U mode);
在堆棧初始化時，把mode最后存到堆棧當(dāng)中，以便任務(wù)第一次運行時進入相應(yīng)的工作模式（特權(quán)級或用戶級）。統(tǒng)計任務(wù)和空閑任務(wù)的mode是OS_Mode_PRIVILEGE，而用戶任務(wù)為OS_Mode_USER。
4.3 OS_CPU_A.ASM文件中函數(shù)的修改
在OS_CPU_A.ASM文件中，只需修改函數(shù)PendSV_Handler（PendSV服務(wù)例程），任務(wù)切換是由它來完成的。同時，設(shè)置PendSV的優(yōu)先級為最低，以便快速響應(yīng)中斷，提高系統(tǒng)的實時性。PendSV服務(wù)例程的流程如圖3所示。
PendSV服務(wù)例程流程
圖3 PendSV服務(wù)例程流程
任務(wù)切換上文的程序：
SUBS R0,R0,#0x24;調(diào)整PSP指針，mode、R4~R11共36字節(jié)
MRS R1,CONTROL;獲取當(dāng)前任務(wù)的訪問等級mode
STM R0,{R1,R4R11};壓棧mode，R4~R11
LDR R1,=OSTCBCur;獲取OSTCBCur博OSTCBStkPtr
LDR R1,[R1]
STR R0,[R1];存儲PSP值到任務(wù)控制塊切換下文的程序：
……;OSPrioCur=OSPrioHighRdy;
……;OSTCBCur=OSTCBHighRdy;
……;得到新任務(wù)的PSP值，存儲到R0中
LDM R0,{R1,R4R11};R1(mode),R4~R11出棧
MSR CONTROL,R1;修改CONTROL[0]
ORR LR,LR,#0x04;選擇返回時使用的堆棧
ADDS R0,R0,#0x24;調(diào)整PSP值
MSR PSP,R0;R0存入PSP中
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