UCOS學習筆記——堆棧

堆棧

Cortex-M3堆棧操作

Cortex-M3使用的是“向下生長的滿棧”模型。堆棧指針SP指向最后一個被壓入堆棧的32位數值。在下一-次壓棧時，

SP先自減4

，再存入新的數值，如圖2.3.1所示。

POP操作剛好相反:先從SP指針處讀出，上一次被壓入的值，再把

SP指針自增4

。如圖2.3.2所示。

在進入ISR時，CM3會自動把一些寄存器壓棧，這里使用的是進入ISR之前使用的SP指針(MSP或者是PSP)。離開ISR后，只要ISR沒有更改過CONTROL[1],就依然使用先前的SP指針來執行出棧操作。

雙堆棧機制

我們已經知道了CM3的堆棧是分為兩個:主堆棧和進程堆棧, CONTROL[1]決定如何選擇。當CONTROL[1]=0時，只使用MSP, 此時用戶程序和異常handler 共享同一個堆棧。這也是復位后的缺省使用方式，如圖2.3.3所示。

當CONTROL[1]=1時,線程模式將不再使用PSP,而改用MSP(handler模式永遠使用MSP)

。此時，進入異常時的自動壓棧使用的是進程堆棧，進入異常handler后才自動改為MSP,退出異常時切換同psp，并日從講程堆棧十彈出數據，如圖2.3.4所示:

在特權級下，可以指定具體的堆棧指針，而不受當前使用堆棧的限制，示例代碼如下:

MRS RO,MSP ; 讀取主堆棧指針到RO MSR MSP,RO ; 寫入RO的值到主堆棧中 MRS RO,PSP ;讀取進程堆棧指針到RO MSR RO ;寫入RO的值到進程堆棧中

通過讀取PSP的值，OS就能夠獲取用戶應用程序使用的堆棧，進一一步地就知道了在發生異常時，被壓入寄存器的內容，而且還可以把其它寄存器進一步壓棧的書寫形式)。OS還可以修改PSP，用于實現多任務中的任務上下文切換。

Stack frames

在進入異常服務程序的時候會將一些數據壓入堆棧中，這些數據所占用的數據塊被稱為Stack frames,由于M3沒有FPU所以其Stack frames總是8個字(一個字32bit)如圖2.3.5所示。

在符合AAPCS的應用程序中，對于響應異常時的堆棧操作是要進行雙字對齊的在M3處理器中如果堆棧指針SP未雙字對齊的話，那么就會在堆棧中自動的增加一個填充位使其雙字對齊。雙字對齊是一一個可選項，欲使能此特性，需要把NVIC配置控制寄存器的STKALIGN置位，如下面

匯編代碼

所演示:

LDR RO,=0xE0O0ED1 4; R0=NVIC CCR的基址 LDR R1,[R0] ORR.W R1,R1, #0x200;設置STKALIGN位 STR R1,[R0];更新NVIC CCR

如果用C語言：

#define NVIC_ CCR ((volatile unsigned long *)(0xE000ED14)) *NVIC_ CCR= *NVIC_ CCR | 0x200; //設置 STKALIGN位

xPSP寄存器的bit9 被用來指示SP是否需要對齊，bit9 如果為1的話就需要雙字對齊，如果為0的話就不需要雙字對齊，未使用FPU時采用雙字對齊的Stack frame如圖2.3.6所示。

我們可以看到這里只是將xPSR、PC、LR、R12、R0-R3這8個寄存器自動入棧，其余的8個寄存器R4-R11就需要我們自己手動入棧了，入棧順序不能亂了。

我們可以看出還有R4-R11這些寄存器沒有做處理，那么我們就要手動對這些寄存器做入棧和出棧處理。

單片機

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