RTOS如何从中断进行任务切换

Posted 2023-02-19

【中文标题】RTOS如何从中断进行任务切换

【英文标题】：How RTOS does task switching from interrupt

【发布时间】：2015-04-13 16:57:22

【问题描述】：

假设有两个任务在运行 TASK_A 和 TASK_B。当 TASK_A 运行时发生中断，需要切换到 TASK_B 的上下文。

在 ISR 中时，不应该直接跳转 TASK_B，因为它仍在 ISR 中并且尚未返回（例如：RETI 未执行）。如果从 ISR 正常返回，它将照常返回到 TASK_A 的最后一个程序计数器。因此，RTOS 必须退出 ISR，并且一旦退出 ISR，它就必须执行上下文切换到 TASK_B。 RTOS 如何在退出 ISR 后立即收回控制权，而不是返回到 TASK_A。

如果从 RTOS 功能切换，例如在解锁互斥锁时，可以通过备份寄存器进行直接切换。

RTOS 如何处理这种情况

如果这是一个笼统的问题，请原谅我......

【参考方案1】：

ISR 必须以允许上下文切换的方式实现。通常，在 ISR 结束时会调用一个 RTOS 函数来检查并执行上下文切换。

当中断发生时，CPU 保存其上下文并跳转到 ISR。保存上下文的方式因 CPU 系列而异。当 ISR 完成时，它应该调用一个特殊的 RTOS 例程，该例程允许在 ISR 之后进行上下文切换。如果有更高优先级的任务准备运行，则此例程将执行上下文切换。它将获取 CPU 保存的中断前上下文并与 TASK_A 一起保存。然后它会获取保存的TASK_B的上下文并将其恢复到CPU中，这样当调用中断结束指令时，执行返回到TASK_B的上下文。

所有这些的细节都非常依赖于 CPU 和 RTOS。

【讨论】：

谢谢kkrambo...所以如果我们以arm系列为例，存储ISR后应该返回的地址的链接寄存器将被替换为TASK_B的最后一台PC与其他寄存器也。我的理解正确吗？

是的，这听起来很正确。 FreeRTOS Putting It All Together 页面提供了 FreeRTOS 如何在 AVR 微控制器上执行上下文切换的详细示例。您可以下载 FreeRTOS 的 ARM 端口以查看 ARM 实现的详细信息。

【参考方案2】：

RTOS 需要在每个 ISR 中包含特定的 ISR 进入/退出代码，这可能会导致上下文切换（通常是调用 RTOS API 的任何 ISR）。这些函数维护一个允许嵌套中断的计数器；当计数器减为零时，最外面的 ISR 即将返回，退出代码调用内核调度程序。

调度器会将上下文恢复到最高优先级的就绪任务；这包括修改返回地址，以便 RETI 指令导致 程序计数器 设置为 TASK_B 的重新启动点，而不是 TASK_A。调度程序会将 TASK_A 重新启动点存储在任务控制块(TCB) 中，以便可以类似地恢复其上下文。