任务切换的基础：模拟任务切换时寄存器的保存与恢复

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1 任务切换的基础：模拟任务切换时寄存器的保存与恢复

1 任务切换的基础：模拟任务切换时寄存器的保存与恢复

需求说明：使用PendSVC触发异常，在异常处理函数中，保存R4-R11寄存器到缓冲区，再恢复R4-R11寄存器，以模拟任务切换时的寄存器保存与恢复。

文件组织结构如下图：

main.c：

#define NVIC_INT_CTRL       0xE000ED04      // 中断控制及状态寄存器
#define NVIC_PENDSVSET      0x10000000      // 触发软件中断的值
#define NVIC_SYSPRI2        0xE000ED22      // 系统优先级寄存器
#define NVIC_PENDSV_PRI     0x000000FF      // 配置优先级#define MEM32(addr)         *(volatile unsigned long *)(addr)
#define MEM8(addr)          *(volatile unsigned char *)(addr)void triggerPendSVC (void)
{MEM8(NVIC_SYSPRI2) = NVIC_PENDSV_PRI;   // 向NVIC_SYSPRI2写NVIC_PENDSV_PRI，设置其为最低优先级MEM32(NVIC_INT_CTRL) = NVIC_PENDSVSET;    // 向NVIC_INT_CTRL写NVIC_PENDSVSET，用于PendSV
}typedef struct _BlockType_t
{unsigned long * stackPtr;
}BlockType_t;BlockType_t * blockPtr;void delay (int count)
{while (--count > 0);
}int flag;unsigned long stackBuffer[1024];
BlockType_t block;int main ()
{block.stackPtr = &stackBuffer[1024];blockPtr = &block;for (;;) {flag = 0;delay(100);flag = 1;delay(100);triggerPendSVC();}return 0;
}

switch.c:

__asm void PendSV_Handler ()
{// blockPtr在main.c中定义，定义为：BlockType_t * blockPtr。// 在汇编代码中，如要引用C中的符号，必  须先用IMPORT导入。有些类似于在C语言中的externIMPORT  blockPtr// 加载寄存器存储地址// LDR R0, =blockPtr ; 将blockPtr变量的地址加载到R0中// LDR R0, [R0] ; 再从该地址加载32位数据值，也就是将blockPtr的值加载到R0中。在main()中，我们已经设置：// BlockType_t block;// block.stackPtr = &stackBuffer[1024];// blockPtr = &block;// 所以，此时R0的值将会是block结构的起始地址。// LDR R0, [R0]  ; 再次加载32位数据，显示此次就是从block结构开始处加载32位值，根据block结构的定义：// typedef struct _BlockType_t {//    unsigned long * stackPtr;// }BlockType_t// 显然，此时R0的值就是stackPtr的值，也就是&stackBuffer[1024];LDR     R0, =blockPtrLDR     R0, [R0]LDR     R0, [R0]// 保存寄存器// 此时R0的值就是&stackBuffer[1024]。然后，将R4, R5, .. R11写入到stackBuff缓冲区中，顺序不重要，你只需知道其与下面LDMIA的加载次序正好相反即可。写入前，以R0中地址为基准，每写入一个寄存器前，先对地址减去4，然后再写入寄存器值。完成所有写入之后，将最后的地址覆盖到R0寄存器中STMDB   R0!, {R4-R11}// 将最后的地址写入到blockPtr中// LDR R1, =blockPtr ; 将blockPtr变量的地址加载到R1中// LDR R1, [R1] ; 再从该地址加载32位数据值，也就是将blockPtr的值加载到R1中。在main()中，我们已经设置：// BlockType_t block;// block.stackPtr = &stackBuffer[1024];// blockPtr = &block;// 所以，此时R1的值将会是block结构的起始地址。// STR R0, [R1]  ; 将前面执行STM执行后，R0的值也就是最后写入的地址写入R1中地址指向的位置。// typedef struct _BlockType_t {//    unsigned long * stackPtr;// }BlockType_t// 显然，此时R1的值就是block结构的地址，也就是向将R0的值写入到stackPtr。最终实现将最后的写stackBuff的 地址保存到block.stackPtrLDR     R1, =blockPtrLDR     R1, [R1]STR     R0, [R1]// 修改部分寄存器，用于测试// 测试代码。用于检查前面的保存(STMDB)，以及后面的恢复(LDMIA)是否正确。如果保存和恢复正确，那么执行LDMIA后，R4,R5的值应为恢复之前的值。// 如果需要，可在此添加对其它寄存器的修改测试代码。ADD R4, R4, #1ADD R5, R5, #1// 恢复寄存器// 与STMDB正好相反，从R0地址对应的存储单元中读取多个32位的单元，恢复到R4~R11寄存器。// 注意到，此时，R0为之前向存储单元写R4~R11的最后单元的地址，所以此时可以正确恢复。// 具体执行时，首先从当前地址对应的单元处加载数据恢复到寄存器，再将地址+4，如此反复，直到所有寄存器恢复完毕。LDMIA   R0!, {R4-R11}// 异常返回// 异常返回指令，不同于从函数调用。此时LR的值不是函数的返回地址，而是一串特定的值，如0xFFFF_FFFxBX      LR
}

参考资料：

【李述铜】从0到1自己动手写嵌入式操作系统

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