任务切换
首先任务切换要实现两个最基本的目的：
1.保存当前任务的断点（任务发生切换的时候的下一条代码地址）、保存发生任务切换的CPU状态（也就是CPU的寄存器）。
2.恢复要切换到的任务在上一次被切换出去的时候的CPU状态，以及断点的PC值。
如下图所示
图1
这个过程是由汇编实现的代码如下注意红色字体
IMPORT OSRunning ; External references IMPORT OSPrioCur IMPORT OSPrioHighRdy IMPORT OSTCBCur IMPORT OSTCBHighRdy IMPORT OSIntNesting IMPORT OSIntExit IMPORT OSTaskSwHook EXPORT OSStartHighRdy EXPORT OSCtxSw EXPORT OSIntCtxSw ;这些函数名或者是变量名都是在C文件中定义的 EXPORT OS_CPU_SR_Save ; Functions declared in this file EXPORT OS_CPU_SR_Restore EXPORT PendSV_Handler NVIC_INT_CTRL EQU 0xE000ED04 ; 中断控制寄存器 NVIC_SYSPRI2 EQU 0xE000ED22 ; 系统优先级寄存器(2) NVIC_PENDSV_PRI EQU 0xFFFF ; PendSV中断和系统节拍中断 ; (都为最低，0xff). NVIC_PENDSVSET EQU 0x10000000 ; 触发软件中断的值. //这里是OS启动的时候执行的第一个任务 OSStartHighRdy LDR R4, =NVIC_SYSPRI2 ; set the PendSV exception priority LDR R5, =NVIC_PENDSV_PRI STR R5, [R4] MOV R4, #0 ; set the PSP to 0 for initial context switch call MSR PSP, R4 LDR R4, =OSRunning ; OSRunning = TRUE MOV R5, #1 STRB R5, [R4] ;切换到最高优先级的任务 LDR R4, =NVIC_INT_CTRL ;挂起一个 PendSV 中断，在它的中断服务函数里面执行任务切换 LDR R5, =NVIC_PENDSVSET STR R5, [R4] CPSIE I ;enable interrupts at processor level OSStartHang B OSStartHang ;should never get here //PendSV_Handler 的中断服务函数任务切换在这里发生 PendSV_Handler CPSID I ; 关闭中断，因为在任务切换过程中不允许被打断 MRS R0, PSP ; 判断是否需要保存当前CPU的状态，如果不是0代表不是第务运行也就是说要保存此时的CPU状态 CBZ R0, PendSV_Handler_Nosave ; 这里代表着不需要保存当前CPU状态，直接执行下一个步骤 TST R14, #0x10 ;判断是否使用了浮点单元如果使用了要保存浮点单元的寄存器 IT EQ VSTMDBEQ R0!, {S16-S31} ;这里是保存浮点单元的相关寄存器 SUBS R0, R0, #0x20 ; Save remaining regs r4-11 on process stack STM R0, {R4-R11} ;这里保存CPU的寄存器，有一部分已经在发生中断的时候由硬件自动保存，这里保存的是剩余的部分 //这里开始保存准备要切出去的任务也就是当前任务的栈指针，好让下次切回来的时候可以利用栈指针恢复CPU状态。如上图中①的过程 LDR R1, =OSTCBCur ; OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP，任务控制块的首地址，也是任务栈指针地址 LDR R1, [R1] STR R0, [R1] ; 这里就是保存SP到OSTCBCur->OSTCBStkPtr ; At this point, entire context of process has been saved PendSV_Handler_Nosave PUSH {R14} ; Save LR exc_return value LDR R0, =OSTaskSwHook ; OSTaskSwHook(); BLX R0 POP {R14} ;这里的4句是执行任务钩子函数可以先不用理 LDR R0, =OSPrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy; LDR R1, =OSPrioHighRdy LDRB R2, [R1] STRB R2, [R0] ;这里是将最高优先级赋值给当“前优先级”注意引号下面会解释 LDR R0, =OSTCBCur ; OSTCBCur = OSTCBHighRdy; LDR R1, =OSTCBHighRdy LDR R2, [R1] STR R2, [R0] ;这里是将最高优先任务控制块级赋值给当“前优先级任务控制块”注意这里的引号，经过这8条语句，即将要执行的任务变成了当前任务，而被切换出去的任务从现在开始不再是当前任务，哪怕它现在还没有真正的切换出去。 LDR R0, [R2] ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr; LDM R0, {R4-R11} ; Restore r4-11 from new process stack ADDS R0, R0, #0x20 ;这里开始恢复任务2上次被切出去的时候保存的CPU状态，也就是上图中的过程② ;Is the task using the FPU context? If so, push high vfp registers. TST R14, #0x10 IT EQ VLDMIAEQ R0!, {S16-S31} ;这3句和前面的一样判断有没有使用浮点单元，有就要恢复相关寄存器的值 MSR PSP, R0 ; 这句非常关键,这里是将任务2上次被切出去的时候硬件自动保存的CPU状态，在任务2的栈里面的最后保存CPU寄存器的地址赋值给内核的栈指针PSP,而接下了的中断返回指令会由硬件自动的将这些寄存器的值“还原到CPU中”，也就是上图的过程③。注意这里的“自动还原”刚好和任务2上次被切出去的“自动保存相对应”。而这部分“还原”的寄存器中就包含了任务2上次被切出去时候的PC值，也就是断点。这也是为什么中断返回后可以回到任务2之前的断点继续执行的原因。 ORR LR, LR, #0x04 ; Ensure exception return uses process stack CPSIE I BX LR ; 这3句表示退出中断的时候使用的是进程栈也就是PSP，开启中断，并且执行中断返回。也就是在这里真正的切回到任务2去执行了。 NOP end |
好了到这里任务切换就完成了，就是这么简单，你没有看错就是这么二三十行代码就搞定了。
任务切换可以说是操作系统的核心中的核心，被执行频率最高的代码，因为每一个系统节拍操作系统都要执行一次任务调度。
而在任务调度里面就是找出就绪任务中优先级最高的，然后执行任务切换或者说上下文切换。