freertos任务切换的现场保存、恢复(任务栈空间)深度分析(以RISC-V架构为例)
企业开发
2023-12-16 17:56:57
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1、任务控制块在内存中的布局
- RISC-V架构采用的减栈,即栈向低地址空间生长;
- 在freertos中采用任务控制块(TCB)结构来表示一个任务
- 每个任务有自己的任务栈,任务栈是紧挨着TCB的,且TCB在地址高位,任务栈在地址低位。
- TCB在地址高位,任务栈在地址低位的原因:xTaskCreate函数中先申请的任务栈,再申请的
2、创建任务时初始化任务栈
- 线程函数的地址保存在mepc,这样在切换线程时就会把mepc寄存器中的值写到pc寄存器中,进而执行线程函数
- 线程函数的传参保存在x10寄存器,也就是a0寄存器。因为按照RISC-V架构的函数调用规范,函数第一个参数是通过a0传递,可参考博客:《RISC-V架构的函数调用规范和栈布局》;
- xTaskReturnAddress是线程返回地址,没有特别需求可以设置成0
- pxTopOfStack:记录栈顶,也就是当前栈被使用的最低地址(满减栈);
- pxStack:记录栈空间的起始地址,以后要删除任务时,释放栈空间
3、切换任务时,保存任务执行现场
4、切换任务时,恢复任务执行现场
- pxCriticalNesting:表示xCriticalNesting变量的地址
- 把栈空间中保存的数据恢复到对应的寄存器、变量中,在执行mret命令返回后,CPU将会从mepc寄存器记录的地址处开始运行
5、为什么栈空间不保存x2、x3、x4寄存器
- x2别名是sp(栈寄存器):sp寄存器保存在TCB的第一个成员里,不是保存在栈空间
- x3别名是gp(全局寄存器):用于链接器松弛优化,不需要保存
- x4别名是tp(线程寄存器):在操作系统中保存指向进程控制块,linux级别的操作系统才会使用该寄存器,freertos没有使用tp寄存器所以不用保存
转载自blog.csdn.net/weixin_42031299/article/details/134645847