PendSV异常介绍、用于上下文切换
在这里,非常感谢《cortex-cm3权威指南》的翻译者。
PendSV 的典型使用场合是在上下文切换时(在不同任务之间切换)。 例如, 一个系统中有两个就绪的任务,上下文切换被触发的场合可以是:
1 执行一个系统调用
2 系统滴答定时器(SYSTICK)中断,(轮转调度中需要)
让我们举个简单的例子来辅助理解。假设有这么一个系统,里面有两个就绪的任务,并且通过 SysTick 异常启动上下文切换。如图 7.15 所示。
上图是两个任务轮转调度的示意图。但若在产生 SysTick 异常时正在响应一个中断,则SysTick 异常会抢占其 ISR。在这种情况下, OS 不得执行上下文切换,否则将使中断请求被延迟,而且在真实系统中延迟时间还往往不可预知——任何有一丁点实时要求的系统都决不能容忍这种事。因此,在 CM3 中也是严禁没商量——如果 OS 在某中断活跃时尝试切入线程模式,将触犯用法 fault 异常。
为解决此问题,早期的 OS 大多会检测当前是否有中断在活跃中,只有没有任何中断需要响应时,才执行上下文切换(切换期间无法响应中断)。然而,这种方法的弊端在于,它可以把任务切换动作拖延很久(因为如果抢占了 IRQ,则本次 SysTick 在执行后不得作上下
文切换,只能等待下一次 SysTick 异常),尤其是当某中断源的频率和 SysTick 异常的频率比较接近时,会发生“共振”。
现在好了, PendSV 来完美解决这个问题了。PendSV 异常会自动延迟上下文切换的请求,
直到其它的 ISR 都完成了处理后才放行。为实现这个机制,需要把 PendSV 编程为最低优先级的异常。如果 OS 检测到某 IRQ 正在活动并且被 SysTick 抢占,它将悬起一个 PendSV 异常,以便缓期执行上下文切换。如图 7.17 所示:
个中事件的流水账记录如下:
1. 任务 A 呼叫 SVC 来请求任务切换(例如,等待某些工作完成)
2. OS 接收到请求,做好上下文切换的准备,并且 pend 一个 PendSV 异常。
3. 当 CPU 退出 SVC 后,它立即进入 PendSV,从而执行上下文切换。
4. 当 PendSV 执行完毕后,将返回到任务 B,同时进入线程模式。
5. 发生了一个中断,并且中断服务程序开始执行
6. 在 ISR 执行过程中,发生 SysTick 异常,并且抢占了该 ISR。
7. OS 执行必要的操作,然后 pend 起 PendSV 异常以作好上下文切换的准备。
8. 当 SysTick 退出后,回到先前被抢占的 ISR 中, ISR 继续执行
9. ISR 执行完毕并退出后, PendSV 服务例程开始执行,并且在里面执行上下文切换
10. 当 PendSV 执行完毕后,回到任务 A,同时系统再次进入线程模式。
这就是PendSV切换上下文的介绍!
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