任务创建和调度器开启-编程知识

一、任务创建

二、静态任务和动态任务创建的区别

三、任务调度

1、vTaskStartScheduler()调度器：

2、内核相关硬件初始化函数分析：xPortStartScheduler()

3、启动第一个任务函数分析：prvStartFirstTask()

4、SVC中断服务函数

5、MSP、PSP??

6、线程模式(Thread Mode)，中断异常模式(Handler Mode)？？

7、内核态和用户态？？

8、SVC和PendSV的区别？？

9、r0-r12寄存器组？？

一、任务创建

二、静态任务和动态任务创建的区别

三、任务调度

1、vTaskStartScheduler()调度器：

(1) 创建空闲任务；

(2) 创建定时器任务(如果开启)；

(3) 关闭中断，在 SVC 中断服务函数 vPortSVCHandler）中会打开中断；

(4) 当宏configGENERATE_RUN-TIME_STATS为1的时候说明使能时间统计功能,此时需要用户实现宏portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS,此宏用来配置一个定时器/计数器；

(5) 调用函数xPortStartScheduler()来初始化跟调度器启动有关的硬件,比如滴答定时器、FPU单元和PendSV中断等等。

2、内核相关硬件初始化函数分析：xPortStartScheduler()

(1) 设置PendSV的中断优先级,为最低优先级；

(2) 设置滴答定时器的中断优先级,为最低优先级。

(3) 调用函数vPortSetupTimerInterrupt()来设置滴答定时器的定时周期,并且使能滴答定时器的中断；

(4) 初始化临界区嵌套计数器；

(5) 调用函数prvEnableVFP()使能FPU；

(6) 设置寄存器FPCCR的bit31和bit30都为1,这样S0-S15和FPSCR寄存器在异常入口和退出时的壮态自动保存和恢复。并且异常流程使用惰性压栈的特性以保证中断等待；

(7) 启动第一个任务。

3、启动第一个任务函数分析：prvStartFirstTask()

向量表的起始地址保存的就是主栈指针MSP 的初始值，这一行代码执行完以后寄存器 RO 就存储 MSP 的初始值。现在来看（1）、（2)、(3)这三步起始就是为了获取MSP的初始值。

(5)和(6)、使能中断,关于这两个指令的详细内容请参考《权威指南》的“第4章架构”的第4.2.3 小节。

(7)和（8)、数据同步和指令同步屏障，这两个指令的详细内容请参考《权威指南》的“第 5章指令集”的 5.6.13 小节。

(9),调用SVC指令触发SVC中断, SVC也叫做请求管理调用, SVC和PendSV异常对于OS的设计来说非常重要。SVC 异常由 SVC 指令触发。关于 SVC 的详细内容请参考《权威指南》的“第 10 章 OS 支持特性”的 10.3 小节。在 FreeRTOS 中仅仅使用 SVC 异常来启动第一个任务,后面的程序中就再也用不到SVC了。

4、SVC中断服务函数

(1)、(2)和(3)：目的就是获取要切换到的这个任务的任务栈顶指针,因为任务所对应的寄存器值,也就是现场都保存在任务的任务堆栈中,所以需要获取栈顶指针来恢复这些寄存器值。

(4)：通过这一步我们就从任务堆栈中将 R4-R11,R14 这几个寄存器的值给恢复了，注意 R14 的值为OXFFFFFFFD,这个值就是我们在初始化任务堆栈的时候保存的EXC-RETURN的值。

(8)：执行此行代码以后硬件自动恢复寄存器R0-R3、R12、LR、PC和xPSR的值,堆栈使用进程栈PSP,然后执行寄存器PC中保存的任务函数。至此, FreeRTOS的任务调度器正式开始运行。

5、MSP、PSP??

MSP和PSP 双堆栈机制是为了OS设计的，是为了让OS、中断与应用程序代码运行解耦，增加整体程序的健壮性。

那双堆栈指针的作用是什么？答案是为了隔离OS和应用程序，程序的运行少不了堆栈，因为我们CPU只有少量的通用寄存器，当我们使用的临时变量比较多得时候，就需要将这些临时变量存储到堆栈里，而堆栈的push和pop都是通过SP来实现的，所以通过MSP和PSP就能实现OS内核与应用程序的隔离，应用程序task用PSP，而OS用MSP，这样会非常安全。因为应用程序再怎么折腾也只是在自己的堆栈内折腾，不会影响内核OS。

在发生中断时，CPU会自动的保存现场，这部分工作是硬件自动完成的，而SP到底是指向PSP还是MSP，则是根据在发生中断前是使用MSP还是PSP，比如发生中断前，正在运行RTOS的task，即在使用PSP，那么CPU保存现场也是使用PSP，然后进入中断服务程序，此时会从PSP切换到MSP。