移植RTOS到不同架构的微控制器是一个有趣且富有挑战的过程

只看该作者 · 2024-6-11 15:50

从Cortex-M3移植到Cortex-M0的过程中遇到的问题很有代表性
工作内容和移植步骤
使用STM32Cube生成基础工程：

使用STM32CubeMX或STM32CubeIDE生成基础工程是一个好方法，可以快速配置外设和生成初始化代码。
中断优先级的配置：

中断优先级配置对于RTOS来说至关重要，特别是SysTick和PendSV中断。要确保正确设置它们的优先级，通常SysTick的优先级设置为最低优先级。
c
复制代码
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 15, 0);
HAL_NVIC_SetPriority(PendSV_IRQn, 15, 0);
任务栈及任务控制块的建立：

每个任务需要分配独立的栈空间，任务控制块（TCB）通常包含任务的上下文信息，如栈指针、任务状态等。
PendSV_Handler函数的实现：

这是RTOS的核心，用于任务上下文切换。Cortex-M0和Cortex-M3在这里的区别主要在于汇编指令集。
asm
复制代码
.thumb_func
.global PendSV_Handler
PendSV_Handler:
// 保存上下文
MRS R0, PSP
STMDB R0!, {R4-R11}
// 更新PSP指针
LDR R1, =currentTask
LDR R2, [R1]
STR R0, [R2]

// 恢复上下文
LDR R2, [R1, #4]
LDR R0, [R2]
LDMIA R0!, {R4-R11}
MSR PSP, R0
BX LR
SysTick_Handler函数的实现：

SysTick_Handler用于定时器中断，可以用来进行任务调度。
asm
复制代码
.thumb_func
.global SysTick_Handler
SysTick_Handler:
// 增加系统时间
// 调用调度器
LDR R0, =osScheduler
BLX R0
BX LR
抢占式调度：

通过SysTick中断触发任务调度，可以使用PendSV中断进行上下文切换，从而实现抢占式调度。
队列传输：

队列是RTOS中的一个重要组件，用于任务间通信。可以在RTOS中实现简单的队列机制，保证数据的安全传输。

只看该作者 · 2024-6-11 15:51

注意事项和常见坑
中断优先级配置：

Cortex-M0和Cortex-M3在中断优先级配置上有一些不同，Cortex-M0只有4级中断优先级，而Cortex-M3有更细的优先级设置。一定要确保在使用库函数配置中断优先级时正确设置。
c
复制代码
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 3, 0);
HAL_NVIC_SetPriority(PendSV_IRQn, 3, 0);
汇编指令差异：

Cortex-M0使用的是Thumb指令集，而Cortex-M3支持Thumb-2指令集。确保在编写汇编代码时使用正确的指令集，并注意指令的不同之处。
使用延时函数：

在使用延时函数时要小心，特别是在RTOS中，因为它们可能会影响系统的调度。通常RTOS会提供自己的延时函数，如vTaskDelay()。

只看该作者 · 2024-6-11 15:52

具体实现代码示例
以下是一个简单的基于Cortex-M0的RTOS上下文切换的汇编实现示例：

asm
复制代码
.thumb
.thumb_func

.global PendSV_Handler
PendSV_Handler:
      MRS    R0, PSP                   // 获取当前进程栈指针
      STMDB R0!, {R4-R11}             // 将寄存器保存到栈中
      LDR    R1, =currentTask
      LDR    R2, [R1]
      STR    R0, [R2]                   // 保存当前任务的栈指针

      LDR    R2, [R1, #4]             // 获取下一个任务的栈指针
      LDR    R0, [R2]
      LDMIA R0!, {R4-R11}             // 恢复寄存器
      MSR    PSP, R0                   // 更新进程栈指针
      BX    LR                         // 返回
对于Cortex-M0和M3的差异以及注意事项：

优先级配置：确保使用正确的库函数配置中断优先级。
汇编指令：在Cortex-M0中使用16位的Thumb指令集，注意与Cortex-M3的Thumb-2指令集的差异。
调试：使用合适的调试工具，逐步调试每个模块，以确保正确性。
通过这些步骤和注意事项，你可以成功地将RTOS移植到不同的Cortex-M系列内核上，并解决遇到的问题。