Cortex-M3內(nèi)核的μC/OSII性能研究

4.4 系統(tǒng)函數(shù)的使用

系統(tǒng)函數(shù)都是在特權(quán)級(jí)下執(zhí)行的，在應(yīng)用程序中調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)前應(yīng)該切換到特權(quán)級(jí)，系統(tǒng)函數(shù)執(zhí)行完畢后再切換后用戶級(jí)。調(diào)用形式如下：

ToPrivilege ();
OSFunction(Parameter1, Parameter2……);//系統(tǒng)函數(shù)
ToUser ();

在特權(quán)級(jí)下可以通過置位CONTROL[0]來進(jìn)入用戶級(jí)。用戶級(jí)下是不能通過修改CONTROL[0]來回到特權(quán)級(jí)的，必須通過一個(gè)異常handler來修改CONTROL[0]，才能在返回到線程模式后取得特權(quán)級(jí)。因此，從用戶級(jí)到特權(quán)級(jí)的方法就是產(chǎn)生一個(gè)異常，再在異常例程中修改CONTROL[0]。通常的方法是使用軟中斷SVC。

切換到特權(quán)級(jí)的代碼如下：

ToPrivilege;函數(shù)ToPrivilege ()
SVC 0
BX LR
SVC_Handler;SVC服務(wù)例程
MRS R1,CONTROL
AND R1,R1,#0xFE
MSR CONTROL,R1;回到特權(quán)級(jí)
BX LR

而從特權(quán)到用戶級(jí)就簡(jiǎn)單了，只要執(zhí)行切換程序就可以了，不用產(chǎn)生異常。切換到用戶級(jí)的代碼為：

ToUser;函數(shù)ToPrivilege ()
MRS R0,CONTROL
ORR R0,R0,#0x01;切換到用戶級(jí)
MSR CONTROL,R0
BX LR

4.5 其他改進(jìn)方法

任務(wù)在用戶級(jí)+PSP下運(yùn)行，而操作系統(tǒng)函數(shù)運(yùn)行在特權(quán)級(jí)+MPS運(yùn)行，中斷服務(wù)例程有硬件設(shè)定在處理模式+特權(quán)級(jí)+MSP，這樣系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性會(huì)更高。但是每個(gè)任務(wù)需要兩個(gè)堆棧PSP、MSP。這樣無疑增加了內(nèi)存的使用(將近增加一倍)，由于嵌入式芯片的片內(nèi)RAM比較小，增加內(nèi)存必然會(huì)增加成本，并且要對(duì)任務(wù)控制塊做相應(yīng)的修改，存儲(chǔ)兩個(gè)堆棧。任務(wù)創(chuàng)建時(shí)對(duì)這兩個(gè)堆棧都要初始化，任務(wù)切換時(shí)判斷切換的堆棧與訪問權(quán)限，這些都增加了系統(tǒng)的開銷。

結(jié)語

系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行10個(gè)小時(shí)以上沒出現(xiàn)任何問題，可見系統(tǒng)移植成功。利用CortexM3內(nèi)核選配的MPU，對(duì)μC/OSII操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，只是增加了很小的系統(tǒng)開銷，卻使系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性得到了很大的提高。該方法可應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性要求比較高的場(chǎng)合。