T-Kernel在Blackfin處理器上的移植分析

4 T-Kernel在BF533上的移植

4.1 系統(tǒng)中斷管理

T-Kernel對處理器中斷資源進行動態(tài)管理，在運行時任務(wù)可以動態(tài)更改中斷向量表、注冊和取消中斷，通過系統(tǒng)服務(wù)tk_def_int(Define Interrupt Handler) 來實現(xiàn)。

在中斷管理模塊的移植中，需要考慮以下三點：

（1）保證中斷狀態(tài)寄存器IMASK的全局性

在進行上下文保存恢復(fù)和臨界區(qū)管理時，必須維持IMASK寄存器為全局變量。如果每個任務(wù)都擁有一個局部的IMASK值，則一個任務(wù)等待的中斷可能在另一個任務(wù)運行時被禁止，造成系統(tǒng)對中斷無法實時響應(yīng)。同時，tk_def_int函數(shù)需要實現(xiàn)不同任務(wù)對各級中斷定義的互斥功能，以保證全局 IMASK的有效和系統(tǒng)的穩(wěn)定。

（2）中斷前后處理

中斷前后處理是中斷管理移植的關(guān)鍵，影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性和中斷處理的實時性。它對于任務(wù)是不可見過程，執(zhí)行不能被中斷。其主要操作包括：保存和恢復(fù)上下文；設(shè)置標志變量標示任務(wù)無關(guān)態(tài)的嵌套；更改堆棧指針使中斷子程序運行在處理器內(nèi)部RAM；取得當前觸發(fā)的最高優(yōu)先級中斷號對應(yīng)的子程序地址進行調(diào)用；在中斷后處理判斷是否進行任務(wù)切換。

系統(tǒng)為中斷程序分配獨立的內(nèi)部堆棧，使中斷程序運行的地址空間獨立于任務(wù)和虛擬存儲地址，加快了中斷程序的處理速度，在系統(tǒng)進入省電模式停止了外部存儲器時也不影響對中斷喚醒的響應(yīng)。在T-Kernel系統(tǒng)中，中斷處理屬于任務(wù)無關(guān)態(tài)，其執(zhí)行優(yōu)先級高于任務(wù)態(tài)，在中斷處理程序中發(fā)生的任務(wù)調(diào)度，需要延遲到中斷結(jié)束才能進行切換。當任務(wù)無關(guān)態(tài)運行無嵌套，系統(tǒng)允許任務(wù)切換，schedtsk不等于ctxtsk三個條件滿足時，中斷結(jié)束后即轉(zhuǎn)入任務(wù)切換。

（3）T-Kernel的系統(tǒng)時鐘中斷

T-Kernel的系統(tǒng)時鐘中斷使用Blackfin內(nèi)核的core timer 6號中斷。其前后處理步驟與（2）相同，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和實時性，一般為系統(tǒng)時鐘的中斷程序分配單獨的堆棧，使其在高速內(nèi)部RAM中執(zhí)行。

4.2 任務(wù)切換模塊的移植

任務(wù)切換包括任務(wù)間上下文切換和中斷到任務(wù)上下文切換，前者在臨界區(qū)結(jié)束時觸發(fā)軟中斷進入dispatch_entry()完成，后者則在中斷后處理中調(diào)用tk_ret_int()開始執(zhí)行。

圖2 任務(wù)切換流程圖

dispatch_entry()和tk_ret_int()的處理過程都是保存ctxtsk任務(wù)的上下文，替換ctxtsk為schedtsk，恢復(fù)其上下文，執(zhí)行流程如圖2所示。二者的不同在于dispatch_entry()軟中斷的優(yōu)先級為14級，而tk_ret_int()在中斷后處理中被調(diào)用，仍處于中斷過程，其優(yōu)先級由中斷處理程序的優(yōu)先級決定；這樣可能出現(xiàn)tk_ret_int()嵌套dispatch_entry()的情況，所以在從tk_ret_int()切入新任務(wù)或低功耗狀態(tài)之前需要判斷是否需要清除IPEND寄存器中斷執(zhí)行的標志。當沒有就緒任務(wù)時，schedtsk值為空，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)。