μC/OS-II 移植笔记 1（FreeScale 68HCS12 核单片机）

1. defineOS_ENTER_CRITICAL()(cpu_sr=OSCPUSaveSR())/*Disableinterrupts*/
2. #defineOS_EXIT_CRITICAL()(OSCPURestoreSR(cpu_sr))/*Enableinterrupts*/

上述代码中虽然列出了三种对临界区的不同处理方法，但实际只有第三种是正确的。
第一种方法直接开关中断，这种方法的问题在于退出临界区后中断就被强制性的打开了，及时在进入临界区前中断是关着的。在任务级代码中这样做没有太大的问题，因为在执行任务代码是中断基本都是打开的，中断几乎只有在临界区中才是关闭的。但是在中断处理函数中情况就不是这样的了，68HCS12 内核在进入中断处理函数后中断是关闭的，中断处理函数中要调用 OSIntExit()，OSIntExit()中是有临界区的，一退出临界区就会导致中断打开，CPU 处理新的中断，也就是形成所谓的中断嵌套。而中断嵌套是我们不希望发生的，因为允许中断嵌套并不能显著提升系统的性能，还会导致各个任务的堆栈使用量加大，，对于内存紧张的单片机来说，绝对弊大于利。因此，在我的移植代码中不允许中断嵌套，也就否掉了第一种临界区的处理方式。
第二种方法看似很好，进入临界区时先将 CCR 的值存入堆栈然后关闭中断，退出临界区时直接将堆栈的内容恢复到 CCR。看似很完美的解决方法，实际上却行不通。C 编译器要利用堆栈指针的地址来寻址局部变量，而汇编语句 pshc 却改变了堆栈指针的指向，导致对局部变量的访问产生了错位。
要想说明这个问题还要从 C 编译器对局部变量的处理方式说起，我使用的 C 编译器将局部变量放到堆栈上，利用堆栈指针（SP）间接寻址局部变量。如果堆栈指针指向的地址变了，访问局部变量时就要出问题。下面用个例子来说明：

volatile char a = 1;
volatile char b = 2;

__asm pshc; __asm sei;

a = 3;
b = 4;

__asm pulc;

将其转化为汇编代码后如下：

PSHD
volatile char a = 1;
LDAB #1
STAB 1,SP
volatile char b = 2;
LSLB
STAB 0,SP

__asm pshc; __asm sei;
PSHC
SEI
a = 3;
INCB
STAB 1,SP
b = 4;
INCB
STAB 0,SP
__asm pulc;
PULC

PSHD 指令调整堆栈指针，在堆栈上空出 2 个字节存放 a 和 b 的值。a 的地址为[SP+1]，b 的地址为[SP]，然后给 a 和 b 赋初值。PSHC 首先调整堆栈指针（SP=SP-1），然后将 CCR 寄存器的值存入堆栈，这里需要注意的是68HCS12核的堆栈是倒生堆栈，实栈顶（也就是说SP指向的是有数据的地方，而不是个空位），而老的68HC11内核是虚栈顶的（SP指向的是个空位）。这时 [SP] 中存的是 CCR 的值， [SP+1]指向 b，[SP+2]指向a。因此， STAB, 0,SP 将原本存的 CCR 的值改成了 4， b 的值却没有任何改变，说明这款编译器无法感知堆栈的变动生成正确的代码。因此第二种方法会导致错误的结果，不能采用。
这里多说两句，熟悉 x86 体系的读者可以将 68HCS12 核与 x86 内核做个对比。这两个核都是冯诺依曼结构体系，复杂指令集，从某种意义上可以说这两种内核具有某种神似。在 x86 内核上大多数编译器也是将局部变量存放到堆栈上，但是不同的是访问局部变量时用的是 BSP 寄存器而不直接使用 ESP 寄存器，因此在 x86 内核上用第二种方法处理临界区是没有问题的，并且可以认为是一种相当好的方式。从这也可以看出来寄存器多一些确实是有好处的。

第三种方式是实现两个函数 OSCPUSaveSR 和 OSCPURestoreSR。虽然这样会多些函数调用产生的额外开销，却没有了前两种方法的问题。这两个函数具体的实现可以放到OS_CPU_A.S 中，也可以在 OS_CPU_C.C。

如果用 C 语言实现，可以如下：

1. OS_CPU_SROSCPUSaveSR(void)
2. {
3. __asm
4. {
5. tfrccr,b//copythevalueofCCRtotheregisterB
6. sei//Disableinterrupts
7. }
8. }
10. voidOSCPURestoreSR(OS_CPU_SRos_cpu_sr)
11. {
12. __asm
13. {
14. tfrb,ccr//BcontainstheCCRvaluetorestore,movetoCCR
15. }
16. }

想要理解上面代码，除了要知道汇编指令 tfr 和 sei 的含义。还要知道所谓的 C 语言调用约定，对于当前代码来说需要知道 C 语言编译器使用何种方式传递函数的参数和返回值。 这些知识在 编译器附带的文档《S12(X)Build Tools Reference Manual》可以查到。我这里只介绍直接相关的几条，其余的请自己查阅手册。

我所采用的编译器对参数固定的 C 函数采用 PASCAL 调用约定，参数采用堆栈传递，传递顺序为从左到右依次入栈，如果最后一个参数小于 4 个字节则最后一个参数采用寄存器传递。1 字节的参数存放到寄存器 B 中，OSCPURestoreSR 就是这种情况。函数的返回值如果也是 1 个字节，那么也通过 寄存器 B 传出来，OSCPUSaveSR 就是这种情况。关于这两个函数我就说这么多了。

如果想直接