RTOS 中第一个任务切换的代码答案

【问题标题】：The code for the first task switches in a RTOSRTOS 中第一个任务切换的代码
【发布时间】：2017-08-17 09:00:27
【问题描述】：

我最近正在阅读有关微控制器（尤其是 AVR）中的实时操作系统的信息，我正在尝试为 (AVR) 编写一个简单的操作系统。我的问题是关于上下文切换...

因此，taskA 执行并被 ISR 中断，该 ISR 决定现在应该运行另一个任务（即 taskB），然后加载 taskB 的上下文（寄存器文件、堆栈指针、状态寄存器），并在退出 ISR 时，因为“堆栈指针”设置在正确的位置（就在 taskB 的程序计数器上方，当 taskB 被 ISR 中断时保存在堆栈中），代码将为 taskB 执行。到目前为止，这是我阅读互联网所理解的。

我的问题是：一切如何开始？如果这是第一次 taskA 被中断，那么为 taskB 加载了什么？堆栈上没有 taskB 的程序计数器，因此没有要加载的堆栈指针。如何编码？

【问题讨论】：

它像任何其他操作系统一样由引导加载程序启动。
也许这个问题并不清楚，但我正在尝试编写自己的 RTOS ...我不明白如何编写该部分 :)
为什么投反对票？
“为什么投反对票？” 因为你的问题太宽泛了。您需要编写一个小型引导加载程序来初始化 ISR 并跳转到程序的主入口点。
@user0042 ：这不是他要问的；他在询问任务/线程启动，而不是操作系统启动。与任何引导加载程序无关。无论如何，这不是引导加载程序启动main() 的方式。像 AVR 这样的微控制器不可能有一个引导加载程序，而不是已经在掩码 ROM 中的简单引导加载程序。您也许应该避免对您根本不理解的问题投反对票。我的任何衡量标准都不算太宽泛。

标签： c++ c operating-system embedded

【解决方案1】：

通常是这样的：

线程 A 调用 OS 'CreateThread()' API，（假设参数有效：）。

新线程 B 将需要一个堆栈，因此调用内存管理为调用中传递的堆栈大小（或一些默认值）提供足够的虚拟内存。

然后，此堆栈顶部会加载操作系统设计认为任何线程使用线程 API 访问所需的所有线程私有内容。

将线程代码的代码起始地址、标志寄存器或其他任何东西加载到B堆栈中，以使B堆栈的底部看起来像线程B之前已经存在并被中断到内核中。

然后可以第一次启动新线程 B，就像它不是第一次一样，例如。通过加载堆栈指针和中断返回。

[注意 - 假设堆栈向下增长，如 x86]

【讨论】：

【解决方案2】：

在创建任务时会构建初始上下文（在任务控制块中 - TCB - 用于任务），程序计数器设置为任务入口点的地址，堆栈指针设置为任务堆栈的起始地址。这些初始值是第一次计划任务时加载的值。

总之，初始任务上下文是综合，而不是保存之前的执行。

通常初始上下文是在createTask 函数中构建的，而初始任务的上下文由startSheduler 函数加载。

【讨论】：

先生，谢谢您的关注……这实际上是我所做的。当我创建一个新任务时，我正在为新任务堆栈分配 64 个（应该足够）字节的内存（使用 malloc() ... :D ），然后我将堆栈指针设置为指向该内存位置由 malloc 返回（应该是那个或那个 + 64?? ），然后我将处理程序的函数指针推入“新堆栈”，然后将已修改的（因为 PUSH）堆栈指针保存在 TCB 结构中。 .. 可以吗？
也许我应该将堆栈指针改回它第一次输入“createNewTask(...)”时的值？！
@CMarius ：所以不是一个讨论论坛。你问了一个关于 RTOS 的通用问题。如果您对_您的_具体实施有其他疑问，请发布一个新问题。评论不适用于正在进行的冗长讨论。

【解决方案3】：

在 main() 中设置好任务/线程后，您需要调用 OS.start() 或类似方法。根据需要，运行任务调度程序以找到准备好运行的最高优先级任务。

这个调度器需要区分一个从未运行过的任务（因此没有线程上下文从堆栈中弹出）和一个已经被抢占的任务。

void scheduler(void)
{
   //find the next ready task
   ...code...

   if(theReadyTask.hasPreviouslyRun)
   {
       //the task was preempted and needs its context restored
       ...code to load load the registers off of the stack...
   }
   //whether it has run before or not we need to change the stack pointer so the return jumps to the function associated with the thread.
   ...code to set stack pointer...
}

所以一旦一个任务第一次开始，它总会有一个要返回的上下文。但是第一次进去需要特殊处理...

【讨论】：

没问题。如果对您有用，请随时点赞或接受。
在 AVR uC 的情况下，每个任务的内存是使用 malloc 获得的吗？然后在创建任务时，堆栈指针被加载了 malloc 函数返回的指针？
在嵌入式系统上，不建议使用动态内存分配，原因在网站上有相当广泛的记录。此外，AVR 具有哈佛架构，这意味着程序空间和数据空间是不同的内存。所以你有一个调用堆栈和一个数据堆栈作为两个独立的东西。因此，您正在恢复调用堆栈（以返回正确的位置）和数据堆栈（以确保寄存器的配置与任务被抢占时一样。）
您可能会在研究现有 RTOS 以获得所有概念方面取得更大的成功，然后再尝试自己动手。试试freertos.org/a00098.html
我正在做这种并行和其他几个来源

【解决方案4】：

在嵌入式系统中，如 AVR，您经常需要在程序开始时创建任务。这些任务可以创建或终止新任务。

int main() {
    Task *A = createTask(.....);
    while(1) {
        processTasks();
    }
}

这里createTask(.....); 函数将任务 A 插入待处理任务的任务队列中，processTasks(); 函数从任务队列中获取一个任务（即 A）并执行它们。 ..... 表示 RTOS 所需的大量参数，例如函数处理程序、TCB、优先级……

此外main()实际上也是一项任务。

当然周围有很多东西，这不是一个简单的问题。

【讨论】：

这并不能真正回答问题；它只是典型的 RTOS 任务创建和调度启动的伪代码。他似乎在问的是，没有现有上下文的任务如何首次开始。 “通过调用 functionX”并没有真正回答这个问题。