UCOS-II中OS_CPU_IRQ_ISR移植過程分析

OS_CPU_IRQ_ISR
STMFD SP!, {R1-R3} ; We will use R1-R3 as temporary registers
MOV R1, SP
ADD SP, SP, #12 ;Adjust IRQ stack pointer
SUB R2, LR, #4 ;Adjust PC for return address to task
MRS R3, SPSR ; Copy SPSR (Task CPSR)
MSR CPSR_cxsf, #SVCMODE|NOINT ;Change to SVC mode
; SAVE TASKS CONTEXT ONTO OLD TASKS STACK
STMFD SP!, {R2} ; Push tasks PC
STMFD SP!, {R4-R12, LR} ; Push tasks LR,R12-R4
LDMFD R1!, {R4-R6} ; Load Tasks R1-R3 from IRQ stack
STMFD SP!, {R4-R6} ; Push Tasks R1-R3 to SVC stack
STMFD SP!, {R0} ; Push Tasks R0 to SVC stack
STMFD SP!, {R3} ; Push tasks CPSR
LDR R0,=OSIntNesting ;OSIntNesting++
LDRB R1,[R0]
ADD R1,R1,#1
STRB R1,[R0]
CMP R1,#1 ;if(OSIntNesting==1){
BNE %F1
LDR R4,=OSTCBCur ;OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr=SP;
LDR R5,[R4]
STR SP,[R5] ;}
1 MSR CPSR_c,#IRQMODE|NOINT ;Change to IRQ mode to use IRQ stack to handle interrupt
LDR R0, =INTOFFSET
LDR R0, [R0]
LDR R1, IRQIsrVect
MOV LR, PC ; Save LR befor jump to the C function we need return back
LDR PC, [R1, R0, LSL #2] ; Call OS_CPU_IRQ_ISR_handler();
MSR CPSR_c,#SVCMODE|NOINT ;Change to SVC mode
BL OSIntExit ;Call OSIntExit
LDMFD SP!,{R4} ;POP the tasks CPSR
MSR SPSR_cxsf,R4
LDMFD SP!,{R0-R12,LR,PC}^ ;POP new Tasks context
IRQIsrVect DCD HandleEINT0

這個函數(shù)是irq中斷的通用處理形式，我對其中的代碼做一下簡要的分析和討論。
首先我需要簡要的分析一下中斷處理過程中我們應(yīng)該完成的任務(wù)，首先cpu會自動完成一些操作，其中包括中斷的關(guān)閉已經(jīng)返回地址的保存，還有模式的切換等。我們程序員則需要完成一些寄存器的保存工作以及跳轉(zhuǎn)到具體的處理函數(shù)中，最后完成返回控制。
需要注意的是，本文中的UC/OS-II任務(wù)都運行在SVC模式下，而不是SYS模式下。任務(wù)棧中保存的寄存器也是這種模式下對應(yīng)的值。
我按照注釋號對代碼進行解釋：
2、STMFD SP!, {R1-R3}; 主要是完成幾個寄存器的壓棧操作，為什么這么做呢？因為我們接下來將要使用這寫寄存器。為什么需要呢？這是因為當(dāng)前CPU工作的irq模式下，因此這里的SP并不是SVC模式下的SP指針，但是在UC/OS-II的移植過程中通常將各個任務(wù)工作在SVC模式下，同時還需要對寄存器的保存，在中斷發(fā)生以后，需要保存所有的寄存器以及CPSR的值，而當(dāng)前的SP并不是任務(wù)的棧，此時除了SP、R14的值發(fā)生了變化以外，其他的寄存器并沒有發(fā)生變化。但是由于后面需要使用這些寄存器，因此需要壓棧。
3、MOV R1, SP; 將R14_irq的值保存到R1中，這個SP的保存主要是為了通過這個值訪問IRQ模式下的堆?？臻g，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問。
4、ADD SP, SP, #12; 調(diào)整IRQ模式下的堆棧指針SP_irq，將這個指針指向IRQ堆棧的開始位置，方便下一次中斷的處理操作。
5、SUB R2, LR, #4 ;這個操作主要是調(diào)整返回地址，了解異常返回地址的理解其中的含義，這時候的返回地址實質(zhì)上就是任務(wù)的返回地址，也就是將來需要加載到PC中的值。
6、MRS R3, SPSR;因為發(fā)生了IRQ中斷，此時CPU進入IRQ模式中，這時的SPSR_irq中保存了svc模式下的CPSR狀態(tài)。而任務(wù)堆棧中保存的剛好是SVC模式下的狀態(tài)寄存器，因此需要將SVC模式下的狀態(tài)寄存器首先讀出來，然后保存進任務(wù)的堆棧中，因此用R3來保存CPSR值。
7、MSR CPSR_cxsf, #SVCMODE|NOINT; 因為任務(wù)的堆?？臻g位于SVC模式下，因此首先需要將CPU的狀態(tài)切換到SVC模式下，然后進行任務(wù)情景的切換操作。

9、STMFD SP!, {R2}; 這時候的SP是指在SVC模式下的R13_svc。中斷發(fā)生以后，SVC模式下的SP并沒有發(fā)生改變，返回以后，該值仍然存在，仍然指向任務(wù)的棧頂位置。根據(jù)任務(wù)棧空間的分布，首先需要保存PC值，然后是R14-R0，CPSR的值，最后是保存SP到任務(wù)中，這種分布狀態(tài)是和堆棧初始化過程的分布一致的。而通過調(diào)整的返回地址剛好就保存在了R2中，因此需要壓棧保存PC值。
10、STMFD SP!, {R4-R12, LR};因為在之前的一系列操作中，并沒有對R4-R12，R14的值進行破壞，因此可以直接進行壓棧操作，實現(xiàn)任務(wù)堆棧中R4-R12,LR的保存操作。

接下來的幾句代碼是重點：實現(xiàn)了在對其他模式下堆棧空間的訪問問題。
11、LDMFD R1!, {R4-R6};是指將R1地址處加載一些數(shù)據(jù)到R4-R6，這三個寄存器的值已經(jīng)被壓入棧中，對他們的修改并不會導(dǎo)致錯誤的產(chǎn)生，因此這三個寄存器實質(zhì)上是作為中間地址。其中加載的順序滿足高地址對應(yīng)高的高編號的寄存器值。R1我在前面就強調(diào)了用來訪問IRQ模式堆?？臻g的參考地址。從這個地址向上分別保存了壓入棧中的R1-R3寄存器的值，也就是被中斷任務(wù)R1-R3的值。
12、STMFD SP!, {R4-R6};也就是完成了對任務(wù)寄存器R1-R3的壓棧操作。
13、STMFD SP!, {R0} ;前面的代碼中并沒有修改R0的值，因此其中的值仍然是任務(wù)的R0值，因此也需要壓棧操作。通過上面的幾句代碼就完成了任務(wù)的R0-R15所有寄存器的保存操作。接下的就應(yīng)該完成CPSR的保存。
14、STMFD SP!, {R3};當(dāng)前的R3中保存了實際上是前面所說的SPCR_irq中的值，也就是SVC模式下的狀態(tài)寄存器的值，因此可以認為就是完成了任務(wù)的狀態(tài)寄存器的保存。