DIY:给单片机写个实时操作系统内核！

对CPU寄存器，数据总线，地址总线，以及执行方式这些有一定的了解才行，这方面的书也挺多的，不过介绍两本个人觉得写得挺好的书供课外闲读，《编程卓越之道》1、2卷，这本书大体上介绍了高级语言是怎么样在CPU里面执行的，另外也对CPU内部结构做了一些介绍，比那些课内教材写得好，有空可以去看一下。

最后介绍一本《嵌入式实时操作系统UCOS II》，这本书介绍了UCOS II这个操作系统的内部源代码以及实现原理，我就是从这本书中学到了怎样写一个可以用的操作系统内核。

书单推荐完毕，下面进入重点~~~~~~~~~~~~~~~~~

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什么是操作系统？其实就是一个程序， 这个程序可以控制计算机的所有资源，对资源进行分配，包括CPU时间，内存，IO端口等，按一定规则分配给所需要的进程（进程？也就是一个程序，可以单独执行），并且自动控制让CPU可以执行多个互不相关的任务，按照书中的介绍，一个操作系统需要具备四个要素：进程调度、内存管理、IO管理、文件管理。

那怎么样可以让CPU同时执行多个任务呢？首先想象一下如果让CPU执行单道程序，它会从MAIN函数开始一直顺序地执行下去，CPU里面有一个叫PC的寄存器，也就是程序计数器，它永远指向下一条要执行的指令的存放地址，因为大多数情况下指令都是逐条执行的，所以PC寄存器也只是简单地加一，所以大家都叫它”程序计数器“，从PC寄存器的特点也许我们可以做点文章？比如人为地让PC寄存器指到另外一段程序的入口地址，那CPU不就自动地跑到另一段程序了么？哈哈。假如我们可以这样做，那没错，CPU确定是跑到别人的领地去执行代码了，问题是：怎么样让它回来继续执行？换句话说，PC寄存器改变之后CPU 已经不知道刚刚这段程序执行到哪里了，亦即跑不回来了，就像断了线的风筝。呃。。这问题麻烦。。解决了这个问题就似乎有点苗头了。。

好吧，我们来看看有一个很相似的问题，就是单片机在执行代码的时候，突然有一个中断信号过来了，单片机马上就屁颠屁颠地跑到中断服务程序里面去执行了，执行完毕之后，奇怪！！它怎么还记得跑回来原来的地方！！？？OH NO .它是怎么办到的。其实这里还要介绍另外一个寄存器叫SP的，即：STACK POINTER堆栈指针，这个指针指向一个内存的地址，里面存放了一些数据。首先，单片机遇到中断信号的时候，它就把当前的PC寄存器的值保存到SP所指的地址，这就相当于它记住了当前执行的地方，叫做断点保护，然后PC寄存器就指向中断服务程序的地址，下一个时刻CPU就自动执行中断服务程序里面的代码了，执行完毕之后中断服务程序调用了一个指令：RETI，这条指令叫返回指令，在函数结束之后调用，它会自动从SP指针指向的地址把值取出来放到PC寄存器里面，然后CPU就会自动回到之前断掉的地方继续执行了！基于这个原理，我们可以回到上面的问题：首先，让CPU把当前的PC保存起来，然后把PC指向别段程序地址，CPU就跑到别人的领地去执行了，执行完了之后我们可以把SP指向的内容放回PC，这样调用RET指令之后，CPU就会回到原来的地方继续执行了！！貌似这个问题完美地解决了！！

可是还有一个关键的问题：CPU在执行当前代码的时候 CPU里面所有的寄存器都保存的当前这个程序所用到的值，比如做加法的时候用到PSW寄存器的进位标志位，如果此时切换到别的任务，那再回到当前程序的时候，这些值都会被改变，CPU会陷入混乱然后直接跑飞！！解决这问题同样要靠SP同学，在切换任务的时候我们把所有寄存器依次入到SP指向的地址，称为入栈操作，每次入栈SP指针的值都会加一或者减一，视不同CPU而定。而要恢复的时候，就从SP指向的地址依次把值取出来放回原来的地方，称为弹栈操作。最后才弹出地址到PC寄存器，下一时刻，CPU自动跑到原来的地址继续执行，从CPU的角度看就像没有发生任务切换一样，一切依旧，继续工作。如果CPU的执行速度够快，切换速度也够快，这样就可以给人感觉CPU同时在执行很多任务，这就是操作系统里面最基本的原理。

SO，解释完原理，我们首先来就来实现简单的任务切换，这里的难点就在于：执行这一动作必须要操作CPU的寄存器，而C语言是无法实现的，这就是为什么要用到汇编的原因了，所有操作系统的最底层代码都是用汇编语言实现的，否则根本无法实现任务切换。下面要介绍汇编里面的几条相关指令。PS:虽然每种CPU的汇编都不同，但是基本原理还是相通的。

第一条：CALL。函数调用指令，当我们要调用一个函数的时候