uCOSIII学习笔记之任务堆栈的初始化

• 任务栈的初始化在任务创建的时候完成，由函数 OS_Task_Create() 或者 OSTaskCreateExt() 调用函数 OSTaskStkInit() 来完成。任务栈的初始化过程跟具体的CPU有很大的关联。 （本文的所参考的初始化过程基于Cortex-M3内核）

• 栈有四种类型：

注：
如果有表达式 a = i++ 它等价于 a = i ; i = i + 1;(先使用值，后增加)
如果有表达式 a = ++i 它等价于 i = i + 1; a = i;(先自加，后使用值)

满增栈

PUSH R0    ;*(++SP) = R0POP  R0    ;R0 = *(SP--)

满减栈

PUSH R0    ;*(--SP) = R0POP  R0    ;R0 = *(SP++)

空增栈

PUSH R0    ;*(SP++) = R0POP  R0    ;R0 = *(--SP)

空减栈

PUSH R0    ;*(SP--) = R0POP  R0    ;R0 = *(++SP)

在ARM中，使用的是满减栈！

• 在OS_Task_Create() 函数执行的时候，我们传入了三个关于栈的参数，分别是：

CPU_STK       *p_stk_baseCPU_STK_SIZE   stk_limitCPU_STK_SIZE   stk_size

第一个参数是栈的基地址，基地址总是栈空间的低地址；第二个参数是任务栈的深度标记，该参数的数值代表了栈溢出警告之前栈内应该剩余的空间大小；第三个参数是实际分配的任务栈的大小。

#if (CPU_CFG_STK_GROWTH == CPU_STK_GROWTH_HI_TO_LO)    p_stk_limit = p_stk_base + stk_limit;#else    p_stk_limit = p_stk_base + (stk_size - 1u) - stk_limit;#endif

通过在cpu.h这个文件中的宏定义设置堆栈的增长方向，根据不同的增长方向，给p_stk_limit设置相应的值，当栈指针到达这个地址时，说明栈的使用已经达到了预警值，再继续使用栈会有栈溢出的危险。在调用函数OS_Task_Create()时，我们给出了stk_limit和stk_size两个参数，正常使用的情况下，stk_limit < stk_size , stk_limit 的值越大说明栈的使用达到预警值时，栈空间实际留有的裕量越多。例如：stk_limit = stk_size/10 , 则当栈空间使用超过90%时，就达到了栈空间的极限深度。

在函数OSTaskStkInit()中，栈的初始化过程如下：

CPU_STK  *OSTaskStkInit (OS_TASK_PTR    p_task,                         void          *p_arg,                         CPU_STK       *p_stk_base,                         CPU_STK       *p_stk_limit,                         CPU_STK_SIZE   stk_size,                         OS_OPT         opt){    CPU_STK  *p_stk;    (void)opt;                               /* Prevent compiler warning */    p_stk = &p_stk_base[stk_size];           /* Load stack pointer */                                             /* Registers stacked as if auto-saved on exception */    *--p_stk = (CPU_STK)0x01000000u;         /* xPSR */    *--p_stk = (CPU_STK)p_task;              /* Entry Point */    *--p_stk = (CPU_STK)OS_TaskReturn;       /* R14 (LR) */    *--p_stk = (CPU_STK)0x12121212u;         /* R12 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x03030303u;         /* R3 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x02020202u;         /* R2 */    *--p_stk = (CPU_STK)p_stk_limit;         /* R1 */    *--p_stk = (CPU_STK)p_arg;               /* R0 : argument */                                             /* Remaining registers saved on process stack */    *--p_stk = (CPU_STK)0x11111111u;         /* R11 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x10101010u;         /* R10 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x09090909u;         /* R9 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x08080808u;         /* R8 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x07070707u;         /* R7 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x06060606u;         /* R6 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x05050505u;         /* R5 */    *--p_stk = (CPU_STK)0x04040404u;         /* R4 */    return (p_stk);}

在函数的一开始就执行了语句：

p_stk = &p_stk_base[stk_size];

栈指针最初应该指向最高地址，实际分配的任务栈的最高地址是：&p_stk_base[stk_size - 1]，但由于在ARM中，使用的是满减栈，如果p_stk = &p_stk_base[stk_size - 1]； 则任务栈第一个元素并没有使用，实际执行的语句虽然貌似数组越界了，但是地址“&p_stk_base[stk_size]”从未解引用，所以并没有造成数组使用越界。

在执行异常服务程序之前，PSR、返回地址、LR、R12、R3、R2、R1、R0这些寄存器是自动保存的，在执行PendSV异常服务进行任务切换时，不需要保存这些寄存器的值。程序初始化栈时，这些寄存器在栈中顺序与自动保存的顺序完全一样，在异常发生时，自动的保存的顺序就是PSR……R0. 初始化时，其中返回地址就是任务函数的入口地址；在任务函数开始执行时，我们传入了参数(void *p_arg)，所以在创建任务，初始化堆栈时，将参数赋值给R0寄存器。剩下的R11-R4寄存器依次放入初始化栈。
返回当前的栈顶指针，至此，任务栈的初始化完成。

疑问：

 *--p_stk = (CPU_STK)p_stk_limit;         /* R1 */

执行了这句语句后，在此任务开始执行时，p_stk_limit的值将被赋值到寄存器R1，我还没弄明白这句代码的作用。