任务调度器——任务切换

一、开启任务调度器

函数原型：

void vTaskStartScheduler( void )

作用：用于启动任务调度器，任务调度器启动后， FreeRTOS 便会开始进行任务调度

内部实现机制（以动态创建为例）：

（1）首先，判断动态创建任务 or 静态创建任务

（2）创建空闲任务

（3）如果使能软件定时器，则创建软件定时器任务

（4）关闭中断，防止调度器开启之前或过程中，受中断干扰，会在运行第一个任务时打开中断

（5）初始化全局变量，并将任务调度器的运行标志设置为已运行

（6）初始化任务运行时间统计功能的时基定时器

（7）调用函数 xPortStartScheduler()

xPortStartScheduler() ：

（1）检测用户在 FreeRTOSConfig.h 文件中对中断的相关配置是否有误

（2）配置 PendSV 和 SysTick 的中断优先级为最低优先级

（3）调用函数 vPortSetupTimerInterrupt()配置 SysTick（主要配置定时器的中断周期）

（4）初始化临界区嵌套计数器为 0

（5）调用函数 prvEnableVFP()使能 FPU（M4与M7内核才有FPU）

（6）调用函数 prvStartFirstTask()启动第一个任务

二、启动第一个任务

要运行任务，必须把任务的寄存器的值加载到CPU的寄存器中，任务A的寄存器值，在一开始创建任务时就保存在任务堆栈里边

注：

1、中断产生时，硬件自动将xPSR，PC(R15)，LR(R14)，R12，R3-R0出/入栈（保存和恢复）；
而R4~R11需要手动出/入栈（保存和恢复）

2、进入中断后硬件会强制使用MSP指针，此时LR(R14）的值将会被自动被更新为特殊的EXC_RETURN

2.1 开启第一个任务函数：prvStartFirstTask （）

__asm void prvStartFirstTask( void )
{/* 八字节对齐 */PRESERVE8/* 将向量表偏移量寄存器地址存储到R0 */ldr r0, =0xE000ED08/* 向量表偏移量寄存器存储着向量表的起始地址 *//* 将向量表起始地址存储到R0 */ldr r0, [ r0 ]/* 将MSP的初始值存储到R0 */ldr r0, [ r0 ]/* 使MSP回到最初值 */msr msp, r0/* 使能中断 */cpsie icpsie fdsbisb/* 触发SVC中断，开启第一个任务 */svc 0nopnop
/* *INDENT-ON* */
}

功能：用于初始化启动第一个任务前的环境，主要是获取MSP 指针的初始值，并使能全局中断，触发SVC，开启一个任务

Q：向量表偏移量寄存器为什么会出现在这？

答：

经过前面一系列的操作，MSP的值已经改变，为了获取MSP的初始值，需要通过VTOR寄存器，找到向量表的起始地址，再通过此地址才可以找到MSP的初始值

程序在运行过程中需要一定的栈空间来保存局部变量等一些信息。当有信息保存到栈中时，
MCU 会自动更新 SP 指针，ARM Cortex-M 内核提供了两个栈空间：

（1）MSP（主堆栈指针）：它由 OS 内核、异常服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用

（2）PSP（进程堆栈指针）：用于常规的应用程序代码（不处于异常服务例程中时）

在FreeRTOS中，中断使用MSP（主堆栈），中断以外使用PSP（进程堆栈）

2.2 SVC中断函数：void vPortSVCHandler( )

函数功能：恢复现场、开启中断，并跳转到PC所指向的函数中（第一个任务函数中）

    //进行8字节对齐 PRESERVE8//将当前任务TCB结构体的指针的地址存储在R3ldr r3, = pxCurrentTCB   /* Restore the context. *///通过地址找到当前任务结构的地址ldr r1, [ r3 ] /* Use pxCurrentTCBConst to get the pxCurrentTCB address. *///通过地址找到第一个成员变量，栈顶指针（保存着更新后的地址，已经开辟了寄存器组的空间）ldr r0, [ r1 ]           /* The first item in pxCurrentTCB is the task top of stack. *///出栈ldmia r0 !, { r4 - r11 } /* 将出栈后的栈顶指针的值赋值给PSP，用于后面的现场保存 */msr psp, r0 /* Restore the task stack pointer. */isb//R0清0mov r0, # 0//使能所有中断msr basepri, r0//R14与0xd进行或运算，表示退出中断后，进入线程模式，并使用PSPorr r14, # 0xd//跳转到PC所指向地址的函数中bx r14