一種提高uc/os-ii操作系統安全性與穩定性的方法

3．2．2 修改任務創建函數

在任務創建函數的參數中加入mode參數，形式如下：

對OSTaskCreateExt()函數做的修改同上。

3．2．3 修改堆棧初始函數

在堆棧初始化時，把mode值存儲在MSP底部，以便任務第一次運行時進入相應的運行狀態(特權級還是用戶級，使用MSP還是PSP)。系統任務的mode是OS_Mode_PRIVILEGE | OS_Mode_MSP，任務創建時PSP為0；而用戶任務為OS_Mode_USER | OS_Mode_PSP。

堆棧初始函數的參數中加入mode參數，形式如下：

OS_TCBInit()函數把堆棧初始化得到的堆棧指針存入OS_TCB中。

3．3 修改OS_CPU_A．ASM文件中的函數

在OS_CPU_A．ASM文件中，只需修改函數PendSV_Handler(PendSV服務例程)，任務切換是由它來完成的。
PendSV服務例程的流程如圖2所示。

3．4 系統函數的使用

系統函數都是在“特權級+MSP”狀態下執行的，因此，在用戶任務調用系統函數前，應先切換到“特權級+MSP”狀態，系統函數執行完畢后再切換到“用戶級+PSP”狀態。具體代碼如下。

在特權級下通過置位CONTRO[0]來進入用戶級，而用戶級下是不能直接修改CONTROL[0]回到特權級的，必須通過一個異常，在異常例程中修改CONTROL[0]，才能在返回到線程模式后拿到特權級。通常的方法是使用軟中斷SVC。

因此，從“用戶級+PSP”狀態下切換到“特權級+MSP”狀態的實現方法是：在用戶級下執行SVC指令，在SVC異常服務函數中清零CONTROL[0]位，再返回到線程模式下清零CONTROL[1]位切換到MSP；而從“特權級+MSP”狀態下切換到“用戶級+PSP”狀態下，只需置位CONTROL[0]與CONTROL[1]。

4 系統測試

在基于第二代Correx-M3內核的LPC1786處理器的語音識別系統上，對修改后的操作系統進行測試。具體測試過程為：首先創建3個信號量0、1、2(計數器初始值都為0)；ADC按10 kHz的頻率對語音信號采樣，采樣200點(也就是一幀數據)后發送信號量0(發生中斷級切換)；任務0(優先級0)請求信號量0，并對語音信號預處理并檢測語音信號的起始端與結束端；當任務0檢測到起始端后，每處理完一幀數據都發送信號量1(產生任務級切換)，直到檢測到結束端，任務1(優先級1)請求道信號量1后對真正的語言信號進行特征提取；當任務0檢測到語音信號結束端時發送信號量2，任務2(優先級2)獲得信號量2后利用DWT算法對語音信號進行識別并顯示到LCD屏上。
測試結果表明，改進后的系統抗干擾能力、穩定性和安全性均大大增強，并且系統連續穩定地運行很長時間，沒有出現任何問題，可見系統移植成功。

結語

改進后的系統，內存的使用沒有增加，只是增加了很小的系統開銷；但配合MPU使用，使系統的安全性和穩定性得到了很大的提高。該方法可廣泛應用于對系統安全性與穩定性要求比較高的場合。