F5 物聯網操做系統多任務調度原理

1.多任務調度基礎

1.1Cortex-M0中Systick重要性

• 系統滴答定時器就是爲操做系統誕生的,是調度器的核心

1.2Cortex-M0中斷管理

• 當異常或者中斷髮生的時候,處理器會把PC設置爲一個特定的地址(存在於flash裏面),這一個地址被稱爲異常向量,每一類異常源都對應一個特定的入口地址,這些地址按照優先級排列之後就組成了一張異常向量表

1.3Cortex-M0影子(進程棧)棧指針

• 在以往裸機編程裏面,當產生外部中斷的時候,CPU會保存當前狀態去執行中斷服務子程序,執行完畢以後會返回到原來任務繼續執行.但在操做系統裏面,存在多個任務,當中斷執行完畢以後究竟該繼續執行哪一個任務呢?故誕生影子棧指針
• 操做系統除了依賴Systick以外,還要高度依賴R13即堆棧指針寄存器SP,Cortex-M0在不一樣物理位置上存在2個棧指針,主棧指針MSP,進程棧指針PSP.在處理模式下,只能使用主堆棧,在線程模式下,能夠使用主堆棧也可以使用進程堆棧,主要由CONTROL寄存器配置,系統上電默認是MSP
• 在線程模式下面一旦產生一個systick那麼就會變成處理模式,在還沒進入處理模式以前將當前任務棧內容給進程棧PSP,以後進入處理模式,當重處理模式恢復到線程模式的時候,經過配置CONTROL寄存器配置使用進程堆棧PSP
• 不使用OS時： 如圖1，只用到MSP（中斷和非中斷都使用MSP)
• 使用OS時:如圖2,main函數和中斷使用MSP;各個Task(線程)使用PSP(即任務棧)

1.4Cortex-M0SVC和pendSV異常

• 在操做系統啓動以後運行任務A當產生Systick的時候會產生PendSV異常,以後切換到任務B
• 爲啥要PendSV異常呢?若是隻有Systick的話,操做系統將只會是基於時間片的調度,若是在某任務執行期間有一個緊急任務發生,那麼緊急任務將沒法當即執行,進而沒有實時性
• 引入PendSV異常,即提供一種處理方式,Systick與其餘任務都可觸發該異常,進而能夠完成任務切換

1.5Cortex-M0工做模式

• 線程模式(Thread Mode):芯片復位以後,進入線程模式,執行用戶程序
• 處理模式(Handler Mode):當處理器發生異常或者中斷,則進入處理模式進行處理,處理完畢以後返回線程模式
• Thumb狀態:正常運行時處理器狀態
• 調試狀態:調試程序時處理器的狀態