T-Kernel在Blackfin處理器上的移植分析

4 T-Kernel在BF533上的移植

4.1 系統中斷管理

T-Kernel對處理器中斷資源進行動態管理，在運行時任務可以動態更改中斷向量表、注冊和取消中斷，通過系統服務tk_def_int(Define Interrupt Handler) 來實現。

在中斷管理模塊的移植中，需要考慮以下三點：

（1）保證中斷狀態寄存器IMASK的全局性

在進行上下文保存恢復和臨界區管理時，必須維持IMASK寄存器為全局變量。如果每個任務都擁有一個局部的IMASK值，則一個任務等待的中斷可能在另一個任務運行時被禁止，造成系統對中斷無法實時響應。同時，tk_def_int函數需要實現不同任務對各級中斷定義的互斥功能，以保證全局 IMASK的有效和系統的穩定。

（2）中斷前后處理

中斷前后處理是中斷管理移植的關鍵，影響到系統穩定性和中斷處理的實時性。它對于任務是不可見過程，執行不能被中斷。其主要操作包括：保存和恢復上下文；設置標志變量標示任務無關態的嵌套；更改堆棧指針使中斷子程序運行在處理器內部RAM；取得當前觸發的最高優先級中斷號對應的子程序地址進行調用；在中斷后處理判斷是否進行任務切換。

系統為中斷程序分配獨立的內部堆棧，使中斷程序運行的地址空間獨立于任務和虛擬存儲地址，加快了中斷程序的處理速度，在系統進入省電模式停止了外部存儲器時也不影響對中斷喚醒的響應。在T-Kernel系統中，中斷處理屬于任務無關態，其執行優先級高于任務態，在中斷處理程序中發生的任務調度，需要延遲到中斷結束才能進行切換。當任務無關態運行無嵌套，系統允許任務切換，schedtsk不等于ctxtsk三個條件滿足時，中斷結束后即轉入任務切換。

（3）T-Kernel的系統時鐘中斷

T-Kernel的系統時鐘中斷使用Blackfin內核的core timer 6號中斷。其前后處理步驟與（2）相同，為了保證系統穩定性和實時性，一般為系統時鐘的中斷程序分配單獨的堆棧，使其在高速內部RAM中執行。

4.2 任務切換模塊的移植

任務切換包括任務間上下文切換和中斷到任務上下文切換，前者在臨界區結束時觸發軟中斷進入dispatch_entry()完成，后者則在中斷后處理中調用tk_ret_int()開始執行。

圖2 任務切換流程圖

dispatch_entry()和tk_ret_int()的處理過程都是保存ctxtsk任務的上下文，替換ctxtsk為schedtsk，恢復其上下文，執行流程如圖2所示。二者的不同在于dispatch_entry()軟中斷的優先級為14級，而tk_ret_int()在中斷后處理中被調用，仍處于中斷過程，其優先級由中斷處理程序的優先級決定；這樣可能出現tk_ret_int()嵌套dispatch_entry()的情況，所以在從tk_ret_int()切入新任務或低功耗狀態之前需要判斷是否需要清除IPEND寄存器中斷執行的標志。當沒有就緒任務時，schedtsk值為空，系統轉入低功耗狀態。