T-Kernel在Blackfin處理器上的移植分析

4 T-Kernel在BF533上的移植

4.1 系統中斷管理

T-Kernel對處理器中斷資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，在運行時(shí)任務(wù)可以動(dòng)態(tài)更改中斷向量表、注冊和取消中斷，通過(guò)系統服務(wù)tk_def_int(Define Interrupt Handler) 來(lái)實(shí)現。

在中斷管理模塊的移植中，需要考慮以下三點(diǎn)：

（1）保證中斷狀態(tài)寄存器IMASK的全局性

在進(jìn)行上下文保存恢復和臨界區管理時(shí)，必須維持IMASK寄存器為全局變量。如果每個(gè)任務(wù)都擁有一個(gè)局部的IMASK值，則一個(gè)任務(wù)等待的中斷可能在另一個(gè)任務(wù)運行時(shí)被禁止，造成系統對中斷無(wú)法實(shí)時(shí)響應。同時(shí)，tk_def_int函數需要實(shí)現不同任務(wù)對各級中斷定義的互斥功能，以保證全局 IMASK的有效和系統的穩定。

（2）中斷前后處理

中斷前后處理是中斷管理移植的關(guān)鍵，影響到系統穩定性和中斷處理的實(shí)時(shí)性。它對于任務(wù)是不可見(jiàn)過(guò)程，執行不能被中斷。其主要操作包括：保存和恢復上下文；設置標志變量標示任務(wù)無(wú)關(guān)態(tài)的嵌套；更改堆棧指針使中斷子程序運行在處理器內部RAM；取得當前觸發(fā)的最高優(yōu)先級中斷號對應的子程序地址進(jìn)行調用；在中斷后處理判斷是否進(jìn)行任務(wù)切換。

系統為中斷程序分配獨立的內部堆棧，使中斷程序運行的地址空間獨立于任務(wù)和虛擬存儲地址，加快了中斷程序的處理速度，在系統進(jìn)入省電模式停止了外部存儲器時(shí)也不影響對中斷喚醒的響應。在T-Kernel系統中，中斷處理屬于任務(wù)無(wú)關(guān)態(tài)，其執行優(yōu)先級高于任務(wù)態(tài)，在中斷處理程序中發(fā)生的任務(wù)調度，需要延遲到中斷結束才能進(jìn)行切換。當任務(wù)無(wú)關(guān)態(tài)運行無(wú)嵌套，系統允許任務(wù)切換，schedtsk不等于ctxtsk三個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí)，中斷結束后即轉入任務(wù)切換。

（3）T-Kernel的系統時(shí)鐘中斷

T-Kernel的系統時(shí)鐘中斷使用Blackfin內核的core timer 6號中斷。其前后處理步驟與（2）相同，為了保證系統穩定性和實(shí)時(shí)性，一般為系統時(shí)鐘的中斷程序分配單獨的堆棧，使其在高速內部RAM中執行。

4.2 任務(wù)切換模塊的移植

任務(wù)切換包括任務(wù)間上下文切換和中斷到任務(wù)上下文切換，前者在臨界區結束時(shí)觸發(fā)軟中斷進(jìn)入dispatch_entry()完成，后者則在中斷后處理中調用tk_ret_int()開(kāi)始執行。

圖2 任務(wù)切換流程圖

dispatch_entry()和tk_ret_int()的處理過(guò)程都是保存ctxtsk任務(wù)的上下文，替換ctxtsk為schedtsk，恢復其上下文，執行流程如圖2所示。二者的不同在于dispatch_entry()軟中斷的優(yōu)先級為14級，而tk_ret_int()在中斷后處理中被調用，仍處于中斷過(guò)程，其優(yōu)先級由中斷處理程序的優(yōu)先級決定；這樣可能出現tk_ret_int()嵌套dispatch_entry()的情況，所以在從tk_ret_int()切入新任務(wù)或低功耗狀態(tài)之前需要判斷是否需要清除IPEND寄存器中斷執行的標志。當沒(méi)有就緒任務(wù)時(shí)，schedtsk值為空，系統轉入低功耗狀態(tài)。