μC/OS-II的任務(wù)切換機理及中斷調(diào)度優(yōu)化
由于沒有中斷嵌套,在中斷處理中沒有別的中斷發(fā)生,那么返回的步驟和上述的進(jìn)棧操作正好相反。在中斷處理完了以后,SP會自動回到圖4中③的SP位置。接著,系統(tǒng)會查詢到優(yōu)先級最高的任務(wù),然后把SP的指針移到優(yōu)先級最高的任務(wù)的任務(wù)堆棧,進(jìn)行R15~R4的出棧工作,最后用RETI中斷返回指令返回到新的任務(wù)。因為我們把所有的任務(wù)堆棧都規(guī)定成相同的格式,所以它們之間不會產(chǎn)生問題。這里需要注意的是,因為系統(tǒng)在C編譯器的中斷處理中會對中斷進(jìn)入時默認(rèn)壓棧的寄存器出棧,所以在設(shè)計出棧的程序時,要先把這些內(nèi)容壓棧,這樣才能正確出棧。
2) 在中斷的處理過程中,有別的中斷產(chǎn)生,產(chǎn)生中斷嵌套。
如圖5所示,由于在處理中斷的時候,SP已經(jīng)被移到系統(tǒng)堆棧去了,只有當(dāng)中斷退出的時候才可能把SP移到別的任務(wù)的任務(wù)堆棧中。所以在中斷的時候進(jìn)行中斷嵌套,那么對于中斷的處理和第一次是一樣的,所不同的是,這次保存在堆棧中的不是任務(wù)運行中的寄存器,而是中斷處理中的寄存器,而且是保存在系統(tǒng)堆棧中而不是任務(wù)堆棧中。從這里就可以看出優(yōu)化內(nèi)存的效果。所有的中斷嵌套中的寄存器壓棧都壓在系統(tǒng)堆棧中,這樣對于任務(wù)堆棧內(nèi)存大小的要求大大降低。
因為μC/OS-II在進(jìn)入中斷中,會把全局變量OSIntNesting++;在退出中斷的時候,又會把OSIntNesting--。在退出中斷進(jìn)行任務(wù)切換之前,μC/OS-II會先判斷OSIntNesting是否為0,是0才會進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。當(dāng)?shù)诙袛噙\行結(jié)束以后,退出中斷嵌套的時候,OSIntNesting不為0,也就不會進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。因此,仍舊在系統(tǒng)堆棧出棧,那么系統(tǒng)會繼續(xù)前面沒有完成的中斷服務(wù)程序。
接著退出中斷的順序和非中斷嵌套的順序是一樣的。在中斷處理完以后,SP會自動回到圖4中③的SP位置。接著,系統(tǒng)會查詢到優(yōu)先級最高的任務(wù),然后把SP的指針移到優(yōu)先級最高的任務(wù)的任務(wù)堆棧。進(jìn)行R15~R4的出棧工作,最后用RETI中斷返回指令返回到新的任務(wù)。
中斷的情況基本上就是上述兩種。對于有些文獻(xiàn)中提到的在中斷中會調(diào)度到更高優(yōu)先級的任務(wù)的情況,筆者覺得是不應(yīng)該發(fā)生的。因為從上面的分析可以看出,默認(rèn)的(μC/OS-II的設(shè)計思路)中斷處理會同時對全局變量OSIntNesting進(jìn)行增減處理,以給出是否需要任務(wù)調(diào)度的條件。那么即使在中斷服務(wù)程序中把更高優(yōu)先級的任務(wù)就緒,也會等到中斷退出以后再進(jìn)行調(diào)度,除非是在中斷中直接調(diào)用更高優(yōu)先級的任務(wù)函數(shù)。但這種方法應(yīng)該是和μC/OS-II的原則相違背的,沿用的是以前前后臺設(shè)計的思路。
對于這樣的設(shè)計方式,時鐘節(jié)拍的處理方式必須和一般的中斷處理方式是一樣的。一般來說,MSP430使用WATCHDOG時鐘中斷作為時鐘節(jié)拍的產(chǎn)生源。從本質(zhì)上來說,時鐘節(jié)拍本身也是中斷處理過程,所以對于時鐘節(jié)拍的處理應(yīng)該和其它的中斷處理過程相同。實際上,在時鐘節(jié)拍的處理過程中也可能會存在中斷嵌套的問題。
中斷堆棧和任務(wù)堆棧分離設(shè)計的程序流程如圖6所示。
4 幾點建議
① 編寫中斷程序的時候,有條件盡量使用匯編語言。因為這樣可以避免一些編譯器自己進(jìn)行的操作,減少指針調(diào)整的次數(shù)。
② 在用C編寫中斷服務(wù)的時候,因為有些功能必須調(diào)用匯編的函數(shù)才能實現(xiàn)。調(diào)用函數(shù)時,有些時候壓棧的PC會破壞堆棧的結(jié)構(gòu)。這個時候需要把堆棧進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,保證堆棧格式的正確。
③ 中斷處理過程中調(diào)用OSIntExit()的時候,由于 μC/OS-II的原始設(shè)計中SP指針有時是不調(diào)整的,所以在OSIntExit()返回了以后,還要判斷一下是否中斷嵌套。因為有的時候是需要切換任務(wù)的。
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