嵌入式OS的栈

  

嵌入式OS的栈

有过嵌入式程序设计的程序员都知道，在创建一个新的任务时都要为其传入一个栈空间和栈的大小（有时），那么这个栈到底是用来干什么的呢？本文将带你找到答案。

本文介绍的实验环境是Windows上移植的uCOSII,在VS.Net 2003中。

一、栈首要的任务就是，存储当前任务的寄存器状态以便在任务切换时恢复到切换前的状态。

这个功能是嵌入式的OS中栈的特有功能，其地址存放在任务的控制块TCB中。

二、存放函数调用及局部变量。

       一个嵌入式系统中往往存在很多个任务，特定任务的栈只存放该任务调用的函数及局部变量，下面我们给出实验结果：

// 创建任务需要的栈空间

int TaskStk[10][2048];    // Tasks stacks

// 创建任务

OSTaskCreate(Task1, 0, &TaskStk[2][2047], 10);
OSTaskCreate(Task2, 0, &TaskStk[3][2047], 9);

 

void Task1(void * pParam)

{

    while(1)

    {

        OS_ENTER_CRITICAL();   

        printf( "task1 is running/n");

        OS_EXIT_CRITICAL();

        OSTimeDly(5);

    }

}

void Task2(void * pParam)

{

    int p = 10000;

    int *pp = &p;

char str[100] = {0};

 

    while(1)

    {

        OS_ENTER_CRITICAL();   

        printf( "%s", "test 2/n");

        OS_EXIT_CRITICAL();

        OSTimeDly(10);

    }

}

上面创建了2个任务，它们的栈是连续分布的,每个栈的大小是2048 * 4 个字节。

运行时栈的实际地址为：

&TaskStk[0][0]      0x0042e580
&TaskStk[1][0]     0x00430580   
&TaskStk[2][0]     0x00432580   
&TaskStk[3][0]     0x00434580   

于是，任务1的栈空间为0x00432580 –> 0x0043457f；

任务2的栈空间为0x00434580 –> 0x0043657f；

任务2中的局部变量 int p = 10000;的地址为 0x00436568，正好落在了任务的栈中。靠近栈底0x0043657f的位置。

任务2中的局部数据 char str[100] = {0};的地址为0x004364f0，也正好落在了任务的栈中。

以上足以说明了栈的存放局部变量的功能。

三、更深层次的原因

       当一个任务获得CPU后，系统的寄存器就被设置为当前任务先前的寄存器状态，其中一个最要的寄存器ESP（始终指向栈顶）就指向了该任务的栈顶（栈的空间由我们创建时确定）。接下来的函数调用使用栈，通过ESP所有的操作都是在我们传入的空间上进行，函数内部的局部变量也是如此。

四、栈溢出

       既然，这个栈是用来存放局部变量的，那就不可避免的要讨论栈溢出。我们申请一个较大的数组： char str[2048 * 4] = {0}; 这个空间显然已经超出了任务2的栈大小。而任务1和任务2的栈是连续的，那么，这个语句就覆盖了任务1 的栈，导致了任务无法正确的切换返回，并最终导致错误。

       但是，在真实的嵌入式环境中，这样的溢出会导致程序崩溃，但是，查找原因往往很难，因此，在嵌入式环境中使用局部变量时，要特别的注意。

   

五、总结

       本文介绍了嵌入式OS中任务中栈的2个作用：任务切换和局部变量及调用。因为，稍有不慎很容易导致栈的溢出是整个系统崩溃，所以在使用布局的数据时，千万注意不要导致栈溢出，稍大一些数据空间可以使用动态申请或者声明为静态。