CortexM3内核的μC/OSII安全性与稳定性的研究

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级mode

　　STM R0,{R1,R4R11};压栈mode，R4~R11

　　LDR R1,=OSTCBCur;获取OSTCBCur﹥OSTCBStkPtr

　　LDR R1,[R1]

　　STR R0,[R1];存储PSP值到任务控制块切换下文的程序：

　　……;OSPrioCur=OSPrioHighRdy;

　　……;OSTCBCur=OSTCBHighRdy;

　　……;得到新任务的PSP值，存储到R0中

　　LDM R0,{R1,R4R11};R1(mode),R4~R11出栈

　　MSR CONTROL,R1;修改CONTROL[0]

　　ORR LR,LR,#0x04;选择返回时使用的堆栈

　　ADDS R0,R0,#0x24;调整PSP值

　　MSR PSP,R0;R0存入PSP中

　　4.4 系统函数的使用

　　系统函数都是在特权级下执行的，在应用程序中调用系统函数前应该切换到特权级，系统函数执行完毕后再切换后用户级。调用形式如下：

　　ToPrivilege ();

　　OSFunction(Parameter1, Parameter2……)；//系统函数

　　ToUser ();

　　在特权级下可以通过置位CONTROL[0]来进入用户级。用户级下是不能通过修改CONTROL[0]来回到特权级的，必须通过一个异常handler来修改CONTROL[0]，才能在返回到线程模式后取得特权级。因此，从用户级到特权级的方法就是产生一个异常，再在异常例程中修改CONTROL[0]。通常的方法是使用软中断SVC。

　　切换到特权级的代码如下：

　　ToPrivilege;函数ToPrivilege ()

　　SVC 0

　　BX LR

　　SVC_Handler;SVC服务例程

　　MRS R1,CONTROL

　　AND R1,R1,#0xFE

　　MSR CONTROL,R1;回到特权级

　　BX LR

　　而从特权到用户级就简单了，只要执行切换程序就可以了，不用产生异常。切换到用户级的代码为：

　　ToUser;函数ToPrivilege ()

　　MRS R0,CONTROL

　　ORR R0,R0,#0x01;切换到用户级

　　MSR CONTROL,R0

　　BX LR

　　4.5 其他改进方法

　　任务在用户级+PSP下运行，而操作系统函数运行在特权级+MPS运行，中断服务例程有硬件设定在处理模式+特权级+MSP，这样系统的安全性和稳定性会更高。但是每个任务需要两个堆栈PSP、MSP。这样无疑增加了内存的使用（将近增加一倍），由于嵌入式芯片的片内RAM比较小，增加内存必然会增加成本，并且要对任务控制块做相应的修改，存储两个堆栈。任务创建时对这两个堆栈都要初始化，任务切换时判断切换的堆栈与访问权限，这些都增加了系统的开销。

　　结语

　　在以CortexM3为内核的LPC1786处理器上，对修改后的操作系统进行简单的测试。创建4个任务，每个任务只是简单地控制一个LED灯的开关。系统连续稳定地运行10个小时以上没出现任何问题，可见系统移植成功。利用CortexM3内核选配的MPU，对μC/OSII操作系统进行修改，只是增加了很小的系统开销，却使系统的安全性和稳定性得到了很大的提高。该方法可应用于对系统安全性与稳定性要求比较高的场合。

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