PendSVC切换任务时，PSP和MSP的使用
The Cortex-M3 auto-saves half of the processor context on any exception, and restores same on return from exception. So. in PendSVC’s ISR, for saving content, only saving of R4-R11 is required and fixing up the stack pointers.
When the processor takes an exception, unless the exception is a tail-chained or a late-arriving exception, the processor pushes information onto the current stack. This operation is referred as stacking and the structure of eight data words is referred as stack frame. The stack frame contains the following information (in order) :
- PSR
- Return address (PC+“1”，下一条待执行的指令，这里我们不考虑流水线)
- LR (R14)
- R12
- R3
- R2
- R1
- R0
在发生异常时，自动保存到的内容会保存在当前的栈中。异常发生前使用的是PSP，那么保存到PSP中；如果是MSP就保存到MSP中。
而异常服务例程总是使用的是MSP。
下面是一个例子，两个任务之间手动的切换。执行任务代码时，使用的是PSP。我们看看，PSP和MSP是如何使用的。
typedef struct TaskCtrlBlock
{
unsigned int *StackPtr; //Stack Pointer
:
:
}TCB;
void TaskOne(void *param)
{
while (1){
FlagOne = 1;
Delay(1000);
FlagOne = 0;
Delay(1000);
TaskSched();
}
}
void TaskTwo(void *param)
{
while (1){
FlagTwo = 1;
Delay(1000);
FlagTwo = 0;
Delay(1000);
TaskSched();
}
}
void TaskSched(void)
{
if (CurrentTCBPtr == TaskTable[0]){
NextTCBPtr = TaskTable[1];
}else{
NextTCBPtr = TaskTable[0];
}
TaskSwitch();
}
void TaskSwitch(void)
{
MEM32(NVIC_INT_CTRL) = NVIC_PENDSVSET; //trigger the PendSVC
}
__asm void PendSV_Handler(void)
{
IMPORT CurrentTCBPtr
IMPORT NextTCBPtr
MRS R0, PSP //在TaskRunFirst函数中，设置了PSP为0
CBZ R0, PendSVHandler_nosave
/*
如果R0 == 0，则说明接下来运行的是第一个任务，之前没有任务在运行，
所以不需要保存上文，只需要恢复第一个待运行的任务
*/
STMDB R0!, {R4-R11}
LDR R1, =CurrentTCBPtr
LDR R1, [R1]
STR R0, [R1] //TCBPtr->StackPtr = R0
PendSVHandler_nosave
LDR R0, =CurrentTCBPtr
LDR R1, =NextTCBPtr
LDR R2, [R1]
STR R2, [R0] //CurrentTCBPtr = NextTCBPtr
PUSH {R14} // just for test
POP {R14} //just for test
LDR R0, [R2]
LDMIA R0!, {R4-R11}
MSR PSP, R0 //Load PSP with new process SP
ORR LR, LR, #0x04 //Ensure exception return uses process stack
BX LR //Exception return will restore remaining context
}
注：上面的PendSVC异常服务例程中，我们并没有关中断，这是不对的。但是作为一个软件仿真演示工程，只会出现PendSVC一种异常。
完整的示例代码从这里下载。
用keil软件仿真，结果截图：
其中：
- 窗口1是在执行
MEM32(NVIC_INT_CTRL) = NVIC_PENDSVSET;语句之前的寄存器状态，执行了该语句后，寄存器的状态就变为了窗口3。我们会发现，处理器已经从Thead模式变为了Handler模式。 - 自动保存的PSR、返回地址、LR、R12、R3、R2、R1、R0 是保存前PSP栈中的。
- 触发PendSVC异常的指令在 0x0000 0392 处，而保存的返回地址正好是 0x0000 0394 指向了下条待执行的指令。0x0000 0394 处的指令会是在任务切换回来后执行的第一条指令。
- 窗口1中的R0和R1的数值和压入栈的数值不一样，是因为 0x0000 0392 这条触发PendSVC的指令执行前，R0和R1的内容有改动。
关于 0x0000 0390 处的指令更多的解释可以看这里。
为了验证，PendSVC异常服务程序执行时，使用的是MSP，我在PendSVC异常服务中人为的添加了出入栈的操作。如下，发现确实是使用的MSP。
可能会有人疑问，我们在PendSVC异常服务中，也有将R4-R11入栈，但是并没有发现MSP的值有变化。
就是因为异常服务使用的是MSP，和任务代码使用的不是一个栈，所以我们不能直接使用 PUSH 指令去保存R4-R11。我们是使用的 STMDB LDMIA 指令来将 R4-R11 存放到PSP的栈中和出栈，并且还需要手动调整栈顶指针。
其次，我们保存完上文，恢复完下文的R4-R11后，也用了 ORR LR, LR, #0x04 ，确保PendSVC异常从PSP返回，因为我们之前自动保存的内容也在PSP中。
