FreeRTOS 启动第一个任务 prvStartFirstTask vPortSVCHandler

2023-05-16

__asm void prvStartFirstTask( void )

__asm void prvStartFirstTask( void )
{
    PRESERVE8

    /* Use the NVIC offset register to locate the stack. */
    ldr r0, =0xE000ED08   //  0xE000ED08 地址处为VTOR(向量表偏移量)寄存器,存储向量表起始地址

    ldr r0, [r0]   //  启动文件中, 最初地址放置的__initial_sp 
    ldr r0, [r0]  //  根据向量表实际存储地址,取出向量表中的第一项,向量表第一项存储主堆栈指针 MSP 的初始值
    /* Set the msp back to the start of the stack. */
    msr msp, r0   //  将 __initial_sp的初始值写入 MSP 中 
    /* Globally enable interrupts. */
    cpsie i
    cpsie f
    dsb
    isb
    /* Call SVC to start the first task. */
    svc 0   //    调用SVC中断   
    nop
    nop
}

取 MSP 的初始值的思路是先根据向量表的位置寄存器 VTOR (0xE000ED08) 来获取向量表存储的地址;
再根据向量表存储的地址,取出第一个元素__initial_sp,写入 MSP;

Cortex-M3 处理器,上电默认进入线程的特权模式,使用 MSP 作为堆栈指针;
从上电跑到这里,经过一系列的函数调用,出栈,入栈,MSP 自然已经不是最开始的初始化的位置;
这里通过 MSR 重新初始化 MSP,丢弃主堆栈中的数据;  这是一条不归路,代码跑到这里,不会再返回之前的调用路径。

调用 svc 并传入系统调用号为 0 启动 SVC 中断

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

__asm void vPortSVCHandler( void )

__asm void vPortSVCHandler( void )
{
	PRESERVE8

	/* Get the location of the current TCB. */
	ldr	r3, =pxCurrentTCB
	ldr r1, [r3]   //  根据 tskTCB结构体定义, 首地址存的是 pxTopOfStack   
	ldr r0, [r1]   //  r0得到TopOfStack的值
	/* Pop the core registers. */
	ldmia r0!, {r4-r11, r14}
	msr psp, r0
	isb
	mov r0, #0
	msr	basepri, r0
	bx r14
}

pxCurrentTCB 指向的是最高优先级的 Ready 状态的任务指针;根据 pxCurrentTCB 获取到对应 tskTCB的地址;
然后获取第一个成员变量pxTopOfStack;,也就是当前任务的栈顶地址;
在任务创建xTaskCreate的时候,需要模拟的 Cortex 的异常入栈顺序,做好数据放置;

使用 LDMIA 指令,以 pxTopOfStack 开始顺序出栈,先出 R4~R11(在创建任务的时候,最后入栈的就是这些个),同时 R0 递增;

将此刻的 R0 赋值给 PSP(因为出栈的时候,处理器会按照入栈的顺序去取 R4-R11、R14,而这些寄存器在我们创建任务的时候已经手动压栈)

将 BASEPRI 寄存器赋值为 0,也就是允许任何中断

最后执行 bx R14,告诉处理器 ISR 完成,需要返回,此刻处理器便会进行出栈操作,PC 被我们赋值成为了执行任务的函数的入口,也即正式跑起来;

StackType_t *pxPortInitialiseStack( StackType_t *pxTopOfStack, TaskFunction_t pxCode, void *pvParameters )
{
	/* Simulate the stack frame as it would be created by a context switch
	interrupt. */

	/* Offset added to account for the way the MCU uses the stack on entry/exit
	of interrupts, and to ensure alignment. */
	pxTopOfStack--;

	*pxTopOfStack = portINITIAL_XPSR;	/* xPSR */
	pxTopOfStack--;
	*pxTopOfStack = ( ( StackType_t ) pxCode ) & portSTART_ADDRESS_MASK;	/* PC */
	pxTopOfStack--;
	*pxTopOfStack = ( StackType_t ) prvTaskExitError;	/* LR */

	/* Save code space by skipping register initialisation. */
	pxTopOfStack -= 5;	/* R12, R3, R2 and R1. */
	*pxTopOfStack = ( StackType_t ) pvParameters;	/* R0 */

	/* A save method is being used that requires each task to maintain its
	own exec return value. */
	pxTopOfStack--;
	*pxTopOfStack = portINITIAL_EXEC_RETURN;

	pxTopOfStack -= 8;	/* R11, R10, R9, R8, R7, R6, R5 and R4. */

	return pxTopOfStack;
}

其中 #define portINITIAL_EXEC_RETURN        ( 0xfffffffd )

来自:《STM32F3 and STM32F4 Series Cortex®-M4 programming manual》(ST的PM0214文档)

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