CN103049325A

CN103049325A - 基于tc1767平台的csa节点管理器的实现方法

Info

Publication number: CN103049325A
Application number: CN2013100074142A
Authority: CN
Inventors: 李红; 吴朝晖; 王旭阳; 陈浩杰; 顾宗华
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明涉及微控制器的操作***，公开了一种基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，包括以下具体步骤：为每个任务分别建立CSA链表，所述任务与所述CSA链表之间一一对应，所述CSA链表包括FCL和PCL；切换所述CSA链表为当前CSA链表以实现任务切换。本发明的优点在于，通过建立和引入CSA节点管理器，在TC1767芯片上实现了多任务切换和处理，任务切换迅速，具有较高的应用价值。

Description

基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法

技术领域

本发明涉及微控制器的操作***，特别涉及一种基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法。

背景技术

TC1767型芯片为英飞凌公司开发的一款基于TriCore架构的汽车用32位微控制器（MCU），TC1767可作为汽车的核心CPU使用。TriCore架构使用链表结构的CSA（Context Save Area，上下文保存区域）作为保存上下文的区域，以实现中断、陷阱以及函数调用时产生的上下文切换。由于芯片本身的限制，现有的运行于TC1767 芯片上的操作***，还无法实现任务的切换，以及多任务的处理。

发明内容

本发明针对现有基于TC1767芯片的操作***无法进行任务切换和多任务处理的缺点，提供了一种通过在现有操作***中建立和引入一个全新的CSA节点管理器的方法来实现任务切换功能的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，包括以下具体步骤：为每个任务分别建立CSA链表，所述任务与所述CSA链表之间一一对应，所述CSA链表包括FCL和PCL；切换所述CSA链表为当前CSA链表以实现任务切换。

作为优选，所述为每个任务分别建立CSA链表的步骤在TC1767上电后，第一个任务启动之前立即执行。

作为优选，在所述建立CSA链表的过程中，保留一定数目的节点，所述保留的节点数目由SYS_START_USED确定。

作为优选，还包括，在所述任务第一次执行前对所述CSA链表进行初始化，具体步骤为：1）将所述任务的PCL的所有节点***所述任务的FCL中；2）从FCL中取出两个节点分别为第一节点和第二节点，所述第一节点作为上部上下文储存区域，将所述任务的堆栈指针的值写入所述第一节点的SP子域，所述第二节点作为下部上下文储存区域，将所述任务的入口地址写入所述第二节点的RA子域；3）将所述第一节点以头插法***所述PCL；4）将所述第二节点以头插法***所述PCL。

作为优选，所述CSA链表的节点数目为预设值。

作为优选，还包括，在所述任务的FCL耗尽后，增加所述CSA链表的节点数目。

作为优选，所述任务包括IDLE任务。

作为优选，所述任务的TCB包括以下成员变量：TPcxCur、TFcxCur、TPcxOrig、TFcxOrig、TLcxOrig，所述成员变量用于保存所述CSA链表的句柄，其中，TPcxCur用于保存当前PCL的首节点地址，TFcxCur用于保存当前FCL的首节点地址，TPcxOrig用于保存初始PCL的首节点地址，TFcxOrig用于保存初始FCL的首节点地址，TLcxOrig用于保存初始FCL的尾节点地址。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

引入了一个新的CSA节点管理器，该CSA节点管理器是由每一个任务的CSA链表以及对这些CSA链表的切换或者其他处理步骤所组成的，由于CSA节点管理器的引入，在基于TC1767平台的操作***上实现了任务切换。任务切换的功能是通过切换与任务相对应的CSA链表所实现的，而切换CSA链表只需要修改TC1767芯片中的上下文寄存器即可实现，因此切换过程所消耗的CPU周期较少，CSA链表切换十分迅速。

附图说明

图1为所述CSA链表的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，使用基于TriCore架构的TC1767芯片，TriCore架构使用链表结构的CSA节点。每个CSA节点都是16字的内存区域，16字对齐。每个CSA节点刚好可以保存一个上部或者下部上下文。CSA节点通过一个链接字首尾链接形成CSA链表。链接字有2个域：4位的段索引和16位的偏移量，可以通过这两个域来生成下一个CSA的EA。每个段可以用作CSA的区域是4MB，所以可有2¹⁶个CSA节点。CSA链表的结构如图1所示，此外，TC1767芯片还包括3个上下文管理寄存器，分别为FCX、PCX和LCX，其中，FCX寄存器指向可用的空闲上下文链表（FCL：Free Context List），即保存FCL首节点的地址，PCX寄存器指向已使用的非空闲上下文链表（PCL：Previous Context List），即保存PCL的首节点的地址，LCX寄存器保存FCL尾节点的地址。

所述的CSA节点管理器通过以下具体步骤实现：为每个任务分别建立CSA链表，更进一步的，所述任务也包括IDLE任务，即***的空闲任务，所述任务与所述CSA链表之间一一对应，所述CSA链表包括FCL和PCL；切换所述CSA链表为当前CSA链表以实现任务切换。

为每个任务分别建立CSA链表的代码实现如下，函数initAllTaskCSAs()负责为包括IDLE任务在内的所有任务建立CSA链表，以下代码也可以在TC1767启动后，第一个任务之前立即执行。此时，在执行时，需要保留一部分的CSA节点，这部分保留的CSA节点即可以用于FCL的节点耗尽后，增加FCL的节点数目，同时，由于在第一个任务被执行之前，也会随机执行代码，需要为这些代码保留一部分的CSA节点。保留的CSA节点的数目由SYS_START_USED确定，SYS_START_USED的值可以在源代码中设定或者在操作***启动时从相应的配置文件中读取：

boolean initAllTaskCSAs()

{

int csaIdx, taskIdx;

TaskType curTask;

unsignedint cfcx, clcx;

unsignedint tCsaCnt;

cfcx = __mfcr(FCX); /*获得CPU的FCX句柄*/

clcx = __mfcr(LCX);/*获得CPU的LCX句柄*/

/*预留一些CSA节点，用于当前代码到第一个任务启动的过程*/

for(csaIdx = 0; csaIdx< SYS_START_USED ; csaIdx++)/*SYS_START_USED为当前代码到第一个任务启动过程中所需要的CSA节点的数目*/

{

if(EquelUint32(cfcx, clcx))/*这里会发生Trap，不会执行到*/

{

return FALSE;

}

cfcx = getCsaLink( getEffectiveAddress( cfcx ) );/*获得下一个CSA节点的有效地址RA，作为当前FCL的句柄*/

}

curTask = OSTCBTbl;/*获得任务TCB数组的句柄*/

for(taskIdx = 0; taskIdx< TASK_NUM; taskIdx++)/*为TCB数组中的每个TCB循环执行以下代码，TASK_NUM为TCB的数目*/

{

tCsaCnt = curTask->CsaCnt; /*从任务TCB中获得当前任务配置的CSA节点的数目*/

curTask->TFcxOrig = cfcx; /*初始化这个任务的FCL的句柄*/

curTask->TPcxOrig = 0; /*初始化这个任务的PCL的句柄*/

/*为这个任务分配CSA节点*/

for(csaIdx = 0; csaIdx<tCsaCnt ; csaIdx++)/*此处进行循环以生成CSA链表*/

{

if(EquelUint32(cfcx, clcx))/*当返回值为true，表示FCL中的节点已经用尽，将引发trap，因此，条件体事实上不会被执行*/

{

return FALSE;

}

cfcx = getCsaLink( getEffectiveAddress( cfcx ) );/*获得下一个节点的有效地址RA*/

}

curTask->TLcxOrig = cfcx;/*初始化这个任务的TLcxOrig */

curTask ++; /*处理下一个任务*/

}

return TRUE;/*成功执行，返回TRUE*/

}。

为了实现CSA链表的切换，需要在任务的TCB中添加下列的成员变量：TPcxCur、TFcxCur、TPcxOrig、TFcxOrig、TLcxOrig，所述成员变量用于保存所述CSA链表的句柄，其中，TPcxCur用于保存当前PCL的首节点地址，TFcxCur用于保存当前FCL的首节点地址，TPcxOrig用于保存初始PCL的首节点地址，TFcxOrig用于保存初始FCL的首节点地址，TLcxOrig用于保存初始FCL的尾节点地址。这里的初始PCL和初始FCL是指对CSA链表进行增删操作之前的FCL和PCL的句柄。

在所述任务第一次执行前需要对该任务的CSA链表进行初始化，具体步骤为：1）将所述任务的PCL的所有节点***所述任务的FCL中；2）从FCL中取出两个节点分别为第一节点和第二节点，所述第一节点作为上部上下文储存区域，将所述任务的堆栈指针的值写入所述第一节点的SP子域，所述第二节点作为下部上下文储存区域，将所述任务的入口地址写入所述第二节点的RA子域；3）将所述第一节点以头插法***所述PCL；4）将所述第二节点以头插法***所述PCL，伪代码如下：

void TCsaInit(TaskType PTCB)

{

把PCL中未释放的CSA节点释放，即把TPcxCur上的所有节点头删法删掉，然后头插法***到TFcxCur中，这样之后也就保证了TPcxCur == TPcxOrig，TFcxCur == TFcxOrig;

从TFcxOrig取出一个节点，作为上部上下文存储区域，初始化这个区域，并指定区域中SP子域（Stack Pointer，栈指针）的值为任务的栈指针值，头插法***到TPcxCur中;

从TFcxOrig再次取出一个节点，作为下部上下文存储区域，初始化这个区域，并指定区域中RA子域（Return Address，返回地址）的值为任务的入口地址，头插法***到TPcxCur中;

}。

上述TCsaInit()的可以由以下代码实现：

voidTCsaInit(TaskType Task)

{

unsignedintupCsaEa, loCsaEa;/*upCsaEa，loCsaEa分别为上部上下文和下部上下文的有效地址*/

unsignedintcfcx, cpcx;/*cfcx，cpcx为FCL的句柄或者PCL的句柄*/

cfcx = Task->TFcxOrig;/*get task's fcx*//*获得任务的FCL句柄*/

cpcx = Task->TPcxOrig;/*get task's pcx*//*获得任务的PCL句柄*/

/*以下代码实现清除PCL的节点并将这些节点***FCL中*/

clearTaskUsedCsa(Task); /*把当前任务PCL中所有的节点***FCL中*/

upCsaEa = delCsaNode(&cfcx);/*从任务的FCL中取出一个节点，并删除，返回的是节点的有效地址*/

((unsignedint *)upCsaEa)[2] = (uint32)Task->OSTCBStkCur;/*初始化上部上下文中的SP子域*/

((unsignedint *)upCsaEa)[3] = (uint32)Task->PTask;/*初始化上部上下文中的A11*/

((unsignedint *)upCsaEa)[1] = (uint32)0x00000980;/*初始化上部上下文中的PSW程序状态字*/

addCsaNode(&cpcx, upCsaEa);/*把这个节点***到任务的PCL表头*/

loCsaEa = delCsaNode( &cfcx );/*从任务的FCL中取出一个节点，并删除，返回的是节点的有效地址*/

((unsignedint *)loCsaEa)[1] = (uint32)Task->PTask;/*初始化下部上下文中的A11*/

addCsaNode(&cpcx, loCsaEa);/*把这个节点***到任务的PCL表头*/

Task->TFcxCur = cfcx;/*写回到任务的FCL句柄*/

Task->TPcxCur = cpcx;/*写回到任务的PCL句柄*/

return ;

}。

voidclearTaskUsedCsa(TaskType Task)

{

unsignedintcfcx, cpcx;

unsignedinttmpNode;

cfcx = Task->TFcxCur;

cpcx = Task->TPcxCur;

while(cpcx != 0)/*任务的PCL不为空*/

{

tmpNode = delCsaNode( &cpcx );/*从PCL中删除一个节点*/

addCsaNode(&cfcx, tmpNode);/*将上述从PCL中删除的***FCL中*/

}

Task->TFcxCur = cfcx;/*写回*/

Task->TPcxCur = cpcx;/*写回*/

return ;

}。

这里，clearTaskUsedCsa()用于把当前任务PCL中所有的节点***FCL中。

切换任务即切换CSA链表包括以下步骤：

保存任务save：保存任务时的任务保存上下文就是保存当前PCX、FCX到被调度出去的任务的TPcxCur，TFcxCur中。

恢复任务load：恢复任务时的任务恢复上下文就装载被调度进来的任务的TPcxCur，TFcxCur，TLcxOrig到CPU的PCX，FCX，LCX。

执行任务Run：先执行TCsaInit()，然后再执行恢复任务load。

实现上述步骤需要以下4个任务切换函数：TaskRun ()、TaskSaveRun()、TaskLoadRun()、TaskSaveLoadRun()，伪代码如下：

TaskRun()

{

TCsaInit()，执行恢复任务load;

}。

TaskSaveRun(PreTCB, CurTCB)

{

TCsaInit();TaskSaveLoadRun();

}。

TaskLoadRun(CurTCB)

{

执行恢复任务load;

rslcx();

}。

TaskSaveLoadRun(PreTCB,CurTCB)

{

svlcx();/*保存下部上下文*/

保存当前CPU的PCX，FCX到PreTCB的TPcxCur，TFcxCur；

保存CPU的SP到PreTCB的SP；

从CurTCB加载出TPcxCur，TFcxCur，TLcxOrig到CPU的PCX，FCX，LCX;

rslcx();

}。

上述四个任务切换函数可以由以下代码实现，

inline void TaskSaveLoadRun(TaskType PSavedTcb, TaskType PLoadTcb)

{

__asm("svlcx");/*保存下部上下文*/

OSTCBOld->TFcxCur = __mfcr(FCX);/*保存前一个任务的FCL句柄*/

OSTCBOld->TPcxCur = __mfcr(PCX);/*保存前一个任务的PCL句柄*/

__mtcr(FCX, OSTCBCur->TFcxCur);/*装载当前任务的FCL句柄到CPU*/

__mtcr(PCX, OSTCBCur->TPcxCur);/*装载当前任务的PCL句柄到CPU*/

__mtcr(LCX, OSTCBCur->TLcxOrig);/*装载当前任务的LCX链表句柄到CPU*/

__mtcr(PCXI, __mfcr(PCXI) & (~(uint32)(1 << 22)));/*设置PCXI.UL = 0，表示当前CSA节点为下部上下文节点，PCXI.UL是TC1767芯片的PCXI寄存器的一个域，用于标示当前CSA节点为上部上下文节点还是下部上下文节点*/

__asm("rslcx");/*恢复下部上下文*/

__mtcr(PCXI, __mfcr(PCXI) | (uint32)(3 << 22));/*设置PCXI.UL = 1，表示当前CSA节点为上部上下文节点；设置PCXI.PIE = 1，使得RFE之后能够使能***中断，PCXI.PIE是PCXI寄存器的一个域，作用是标示中断任务的中断使能位*/

}。

inline void TaskSaveRun(TaskType PSavedTcb, TaskType PLoadTcb)

{

__asm("svlcx");/*保存下部上下文*/

OSTCBOld->TFcxCur = __mfcr(FCX);/*保存前一个任务的FCL句柄*/

OSTCBOld->TPcxCur = __mfcr(PCX);/*保存前一个任务的PCL句柄*/

__mtcr(FCX, OSTCBCur->TFcxCur);/*装载当前任务的FCL句柄到CPU*/

__mtcr(PCX, OSTCBCur->TPcxCur);/*装载当前任务的PCL句柄到CPU*/

__mtcr(LCX, OSTCBCur->TLcxOrig);/*装载当前任务的LCX链表句柄到CPU*/

__mtcr(PCXI, __mfcr(PCXI) & (~(uint32)(1 << 22)));/*设置PCXI.UL = 0，表示当前CSA节点为下部上下文节点*/

__asm("rslcx");/*恢复下部上下文*/

__mtcr(PCXI, __mfcr(PCXI) | (uint32)(3 << 22));/*设置PCXI.UL = 1，表示当前CSA节点为上部上下文节点；设置PCXI.PIE = 1，使得RFE之后能够使能***中断*/

}。

inline void TaskLoadRun(TaskType PRunTcb)

{

__asm("svlcx");/*保存下部上下文*/

__mtcr(FCX, OSTCBCur->TFcxCur);/*装载当前任务的FCL句柄到CPU*/

__mtcr(PCX, OSTCBCur->TPcxCur);/*装载当前任务的PCL句柄到CPU*/

__mtcr(LCX, OSTCBCur->TLcxOrig);/*装载当前任务的LCX链表句柄到CPU*/

__asm("rslcx");/*恢复下部上下文*/

__mtcr(PCXI, __mfcr(PCXI) | (uint32)(3 << 22));/*设置PCXI.UI = 1，表示当前CSA节点为上部上下文节点；设置PCXI.PIE = 1，使得RFE之后能够使能***中断*/

}。

inline void TaskRun(TaskType PRunTcb)

{

__asm("svlcx");/*保存下部上下文*/

__mtcr(FCX, OSTCBCur->TFcxCur);/*装载当前任务的FCL句柄到FCX寄存器*/

__mtcr(PCX, OSTCBCur->TPcxCur);/*装载当前任务的PCL句柄到PCX寄存器*/

__mtcr(LCX, OSTCBCur->TLcxOrig);/*装载当前任务的LCX链表句柄到LCX寄存器*/

__asm("rslcx");/*恢复下部上下文*/

}。

所述CSA链表的节点数目为预设值。

其中，非IDLE任务的CSA链表的数目从TCBCfg中读出，并写入相应任务的TCB中，其代码如下：

SET_TASK_CSA_CNT(Tcb, TcbCfg->osCsaCnt);

此外，由于IDLE任务也需要为其建立CSA链表，IDLE 任务的CSA链表的节点数目直接在源代码中进行定义，其代码如下：

uint8OsIdleCsaCnt = 10;

在所述任务的FCL耗尽后，增加所述CSA链表的节点数目，这里增加的CSA节点从保留的CSA节点中选取。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，包括以下具体步骤：为每个任务分别建立CSA链表，所述任务与所述CSA链表之间一一对应，所述CSA链表包括FCL和PCL；切换所述CSA链表为当前CSA链表以实现任务切换。

2.根据权利要求1所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，所述为每个任务分别建立CSA链表的步骤在TC1767上电后，第一个任务启动之前立即执行。

3.根据权利要求2所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，在所述建立CSA链表的过程中，保留一定数目的节点，所述保留的节点数目由SYS_START_USED确定。

4.根据权利要求1所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，还包括，在所述任务第一次执行前对所述CSA链表进行初始化，具体步骤为：1）将所述任务的PCL的所有节点***所述任务的FCL中；2）从FCL中取出两个节点分别为第一节点和第二节点，所述第一节点作为上部上下文储存区域，将所述任务的堆栈指针的值写入所述第一节点的SP子域，所述第二节点作为下部上下文储存区域，将所述任务的入口地址写入所述第二节点的RA子域；3）将所述第一节点以头插法***所述PCL；4）将所述第二节点以头插法***所述PCL。

5.根据权利要求1所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，所述CSA链表的节点数目为预设值。

6.根据权利要求1所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，还包括，在所述任务的FCL耗尽后，增加所述CSA链表的节点数目。

7.根据权利要求1-6任一所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，所述任务包括IDLE任务。

8.根据权利要求1-6任一所述的基于TC1767平台的CSA节点管理器的实现方法，其特征在于，所述任务的TCB包括以下成员变量：TPcxCur、TFcxCur、TPcxOrig、TFcxOrig、TLcxOrig，所述成员变量用于保存所述CSA链表的句柄，其中，TPcxCur用于保存当前PCL的首节点地址，TFcxCur用于保存当前FCL的首节点地址，TPcxOrig用于保存初始PCL的首节点地址，TFcxOrig用于保存初始FCL的首节点地址，TLcxOrig用于保存初始FCL的尾节点地址。