关于 Cortex-M3 的双堆栈机制

Posted 2020-10-21 Zackary.Liu

CM3 的堆栈分为两个：主堆栈和进程堆栈。

那么，这两个栈分别在什么情况下使用呢？

我们看一下CM3的控制寄存器（CONTROL）：控制寄存器用于定义特权级别，还用于选择当前使用哪个堆栈指针。 

   CONTROL[1]

　　在 Cortex‐M3 的 handler 模式中， CONTROL[1]总是 0。在线程模式中则可以为 0 或 1。
　　仅当处于特权级的线程模式下，此位才可写，其它场合下禁止写此位。改变处理器的模式也有其它的方式：在异常返回时，通过修改 LR 的位 2，也能实现模式切换。

 

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而在uC/OS-II中利用的就是 LR 的位 2 来进行堆栈模式的切换，其实我们在上一篇文中也有说到，就是 PendSV_Handler_Nosave 中的这条指令 ORR LR, LR, #0x04 将位 2 赋 1，这样退出异常时切换回 PSP ，之后就可以完成任务的切换。

响应异常的第一个动作，就是自动保存现场的必要部分：依次把 xPSR, PC, LR, R12 以及 R3‐R0 由硬件自动压入适当的堆栈中：如果当响应异常时，当前的代码正在使用 PSP，则压入 PSP，即使用线程堆栈；否则压入 MSP，使用主堆栈。

大家要记住，一旦进入了中断服务程序，CPU 就将一直使用主堆栈（MSP）。

uC/OS-II 的任务，也可以叫做它的线程，使用的堆栈就是 PSP，低优先级任务到高优先级任务的切换也正是由 PSP 完成的。

当开发的程序比较简单（CM3不跑系统的时候）时，可以从头到尾都只使用 MSP。这时，只需要保证开出一个容量够大的堆栈，再把 MSP 初始化到其顶即可——这也是单片机开发最常见的做法。