微型操作系统内核源码详解系列五(1):arm cortex m3架构

 系列一:微型操作系统内核源码详解系列一:rtos内核源码概论篇(以freertos为例)-CSDN博客

系列二:微型操作系统内核源码详解系列二:数据结构和对象篇(以freertos为例)-CSDN博客

系列三:微型操作系统内核源码详解系列三(0):空间存储及内存管理篇(前置篇)-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(1):任务及切换篇(任务函数定义)-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(2):任务及切换篇(任务函数定义)-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(3):任务及切换篇(任务函数定义)-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(4):arm架构篇-CSDN博客

                微型操作系统内核源码详解系列三(5):进程与线程-CSDN博客

系列四:

 ​​​​​微型操作系统内核源码详解系列四(1):操作系统调度算法(linux0.11版本内核)-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列四(2):操作系统调度算法(rt-thread内核)-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列四(3):操作系统调度算法(FreeRTOS内核篇上)-CSDN博客

微型操作系统内核源码详解系列四(4):操作系统调度算法(FreeRTOS内核篇下)-CSDN博客

系列五:

微型操作系统内核源码详解系列五(1):arm cortex m3架构-CSDN博客

本系列笔者又回到了FreeRTOS内核源码的讲解,这是笔者在之前的博客中讲解的函数源码,

读者可以参考该图回忆笔者的讲解流程:

        截至到目前为止,笔者已经讲完了入口函数xTaskCreat函数,具体参考上图,接下来准备从pxPortinitialiseStack函数入手,正式过渡到对arm cortex m3架构的讲解。

        通过前面的12篇博客,笔者对FreeRTOS的内核进行了抽象,讲述了FreeRTOS内核源码是如何构成一个调度器的,相信读者已经对rtos的执行过程有了清晰的概念,既然核心思想已经阐述完整,那么让我们顺着主干部分一步步构建FreeRTOS内核。

        理论上,在掌握FreeRTOS内核的调度框架后,读者其实可以自己尝试写一个rtos了,并不是要写一个完整能执行的FreeRTOS,而是根据笔者在前面十余篇博客提供的基础,把对应的内核框架写出来,把各种行为用面向对象的思想进行抽象,定义对应函数,每个函数对应的功能都需要读者进行仔细思考和分配,将调度器的行为具体到每一个函数中。在这之后,读者可以参考FreeRTOS源码,一步步补充自己编写的框架的细节。

        例如,读者可以先从简单切换任务出发,不断修改切换函数,比如定义两个任务,开始是不引入优先级,task_switch函数是直接切换到另一个任务,那么读者只要完成以下工作即可:链表对象的实现,内存管理,任务定义,task_switch换成另一个任务,systick和PendSV中断完成任务切换。这些东西笔者其实已经讲得大差不差了,由于systick和PendSV中断与计算机架构密切相关,模式相对固定,直接参考FreeRTOS内核即可。如此一来,其实一个os内核已经实现了,算下来绝对不会超过一千行代码,两个星期就可以完成,如果读者想深入理解实时操作系统内核,可以进行尝试。

        本系列笔者将会回到arm架构中断部分的源码,带领读者一步步揭开任务切换神秘的面纱,这几篇博客的重点是arm cortex m3架构,FreeRTOS源码中的systick中断和PendSV中断函数是我们理解官方手册的入口。只有通过官方手册,我们对arm架构的上下文切换技术的理解才会深刻。

        让我们看看 arm cortex m3官方手册是如何指导写出一个os的:

        笔者在前面的博客讲过一点sysytick中断和PendSV中断在arm架构中是如何完成任务切换的,让我们看看arm cortex m3官方手册:

        这就是本系列博客要探讨的重点,笔者将会结合FreeRTOS内核源码来理解官方手册。

        不过在此之前,让笔者先讲一讲pxPortinitialiseStack函数,这是一个初始化任务栈的函数,这个函数的理论依据可以参考arm cortex m3官方手册对os堆栈初始化的介绍:

        接下来笔者准备结合arm cortex m3官方手册讲解pxPortinitialiseStack函数,以便于方便读者理解arm架构中栈是如何加载到cpu寄存器的,从而理解系统上下文切换函数的源码。

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