本节主要讲解启动调度器。
这些都是与硬件相关，所以会分两条线走：posix和cortex m3。
原文：李柱明博客：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/16076476.html
调度器就是使用相关的调度算法来决定当前需要执行的任务。
调度器特点：
嵌入式实时操作系统的核心就是调度器和任务切换：
抢占式调度：
最常用的的时间片调度算法就是Round-robin调度算法，这种调度算法可以用于抢占式或者合作式的多任务中。
实现Round-robin调度算法需要给同优先级的任务分配一个专门的列表，用于记录当前就绪的任务，并为每个任务分配一个时间片。
当任务就绪链表中最高优先级中存在两个以上的任务时，当前运行的任务耗尽时间片后，当前链表的下一个任务到运行态，把当前任务重新插入到当前优先级就绪链表尾部。
使用时间片调度需要在FreeRTOSConfig.h文件中使能宏定义：#defineconfigUSE_TIME_SLICING 1
需要注意的是，freertos时间片不能随意的设置时间为多少个tick，只能默认一个tick。
在Cortex-M3架构中，FreeRTOS为了任务启动和任务切换使用了三个异常：SVC、PendSV和SysTick。
对应三个异常回调：
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler#define vPortSVCHandler SVC_Handler注意：Cortex-M的优先级数值越大其优先级越低。
SVC（系统服务调用，亦简称系统调用）用于任务启动。所以只被调用一次。
有些操作系统不允许应用程序直接访问硬件，而是通过提供一些系统服务函数，用户程序使用SVC发出对系统服务函数的呼叫请求，以这种方法调用它们来间接访问硬件，它就会产生一个SVC异常。
在该异常回调里启动第一个任务。
PendSV（可挂起系统调用）用于完成任务切换。
该异常可以像普通的中断一样被挂起的，它的最大特性是如果当前有优先级比它高的中断在运行，PendSV会延迟执行，直到高优先级中断执行完毕，这样子产生的PendSV中断就不会打断其他中断的运行。
在该异常的回调函数里执行任务切换。
SysTick用于产生系统节拍时钟。
每次systick异常产生都会检查是否需要任务调度，如果需要，则出发PendSV异常即可。
启动调度器使用API函数vTaskStartScheduler()。
该函数会：
启动调度器，硬件相关是调用xPortStartScheduler()。
空闲任务时在启动调度器时创建的，该任务不能阻塞，创建空闲任务是为了不让系统退出，因为系统一旦启动就必须占有任务。
空闲任务主体主要是做一些系统内存的清理工作、进入休眠或者低功耗操作等操作。
创建空闲任务，也分两种方式，取决于是否开启静态内存分配宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION。
参考前面任务基础相关的文章便可知，静态内存创建任务需要用户提供任务控制块和任务栈空间。
由于空闲任务是内核API创建的，所以用户需要通过指定的函数vApplicationGetIdleTaskMemory()提供这些信息。
实现代码如下：
/* 如果开启了静态内存功能，创建空闲任务就按静态内存创建 */#if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) { StaticTask_t * pxIdleTaskTCBBuffer = NULL; StackType_t * pxIdleTaskStackBuffer = NULL; uint32_t ulIdleTaskStackSize; /* 获取空闲任务的任务控制块地址、任务栈地址、任务栈大小这三个参数。 这个API是有用户实现 */ vApplicationGetIdleTaskMemory( &pxIdleTaskTCBBuffer, &pxIdleTaskStackBuffer, &ulIdleTaskStackSize ); /* 创建空闲任务,使用最低优先级*/ xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic( prvIdleTask, configIDLE_TASK_NAME, ulIdleTaskStackSize, ( void * ) NULL, portPRIVILEGE_BIT, pxIdleTaskStackBuffer, pxIdleTaskTCBBuffer ); if( xIdleTaskHandle != NULL ) { xReturn = pdPASS; } else { xReturn = pdFAIL; } }#endif /* if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) */动态内存创建空闲任务，直接使用xTaskCreate()实现即可。
#if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION != 1 ){ /* 动态内存方式创建空闲任务 */ xReturn = xTaskCreate( prvIdleTask, configIDLE_TASK_NAME, configMINIMAL_STACK_SIZE, ( void * ) NULL, portPRIVILEGE_BIT, &xIdleTaskHandle );}#endif /* configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION */软件定时器组件功能，后面会详细分析，这里只做简单说明
和创建空闲任务一个道理。
前提条件时需要配置configUSE_TIMERS开启软件定时器功能。
创建软件定时器内容集成在xTimerCreateTimerTask()API内部了，其实现和创建空闲任务一样的。
通过宏configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION区分静态和动态内存创建。
调用prvCheckForValidListAndQueue()API初始化定时链表和创建定时器通信服务队列。
通过用户实现的vApplicationGetTimerTaskMemory()API获取软件定时器任务控制块和任务栈信息。
#if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ){ StaticTask_t * pxTimerTaskTCBBuffer = NULL; StackType_t * pxTimerTaskStackBuffer = NULL; uint32_t ulTimerTaskStackSize; /* 获取软件定时器任务的任务控制块地址、任务栈地址、任务栈大小这三个参数。 这个API是有用户实现 */ vApplicationGetTimerTaskMemory( &pxTimerTaskTCBBuffer, &pxTimerTaskStackBuffer, &ulTimerTaskStackSize ); /* 创建软件定时器任务 */ xTimerTaskHandle = xTaskCreateStatic( prvTimerTask, configTIMER_SERVICE_TASK_NAME, ulTimerTaskStackSize, NULL, ( ( UBaseType_t ) configTIMER_TASK_PRIORITY ) | portPRIVILEGE_BIT, pxTimerTaskStackBuffer, pxTimerTaskTCBBuffer ); if( xTimerTaskHandle != NULL ) { xReturn = pdPASS; }}#endif动态内存创建软件定时器任务，直接使用xTaskCreate()实现即可。
#if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION != 1 ){ /* 动态内存方式创建软件定时器任务 */ xReturn = xTaskCreate( prvTimerTask, configTIMER_SERVICE_TASK_NAME, configTIMER_TASK_STACK_DEPTH, NULL, ( ( UBaseType_t ) configTIMER_TASK_PRIORITY ) | portPRIVILEGE_BIT, &xTimerTaskHandle );}#endif /* configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION */在启动调度器时，内核运行用户插入一个函数调用，一般用于启动调度器标识处理。
指定函数：freertos_tasks_c_additions_init()
使能宏：FREERTOS_TASKS_C_ADDITIONS_INIT
/* freertos_tasks_c_additions_init 函数由用户定义，用于启动调度器时调用一次 */#ifdef FREERTOS_TASKS_C_ADDITIONS_INIT{ freertos_tasks_c_additions_init();}#endif如果用户配置了portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()宏函数，在调度器启动时需要调用。
该函数一般是重置定时器起始值，搭配portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()宏函数实现运行时间统计功能。
可以参考李柱明博客：cpu利用率统计。后面可能会有独立章节描述该功能的实现。
在启动调度器中的代码：
/* 如果宏configGENERATE_RUN_TIME_STATS被定义,表示使用运行时间统计功能,则下面这个宏必须被定义,用于初始化一个基础定时器/计数器.*/portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS();源码分析：
xPortStartScheduler()prvSetupTimerInterrupt()vPortStartFirstTask()prvSetupSignalsAndSchedulerPolicy()在接口层，启动调度调用xPortStartScheduler()：
vPortEndScheduler()关闭调度。portBASE_TYPE xPortStartScheduler( void ){ int iSignal; sigset_t xSignals; /* 获取当前线程ID */ hMainThread = pthread_self(); /* 设置系统计时器以按要求的频率生成滴答中断 */ prvSetupTimerInterrupt(); /* 开启第一个任务. */ vPortStartFirstTask(); /* 等待用户调用关闭调度器 vPortEndScheduler() 这个API发出的信号 */ sigemptyset( &xSignals ); sigaddset( &xSignals, SIG_RESUME ); /* 等待关闭调度器的信号 */ while ( !xSchedulerEnd ) { sigwait( &xSignals, &iSignal ); } /* 删除Idle任务并释放其资源 */#if ( INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle == 1 ) vPortCancelThread( xTaskGetIdleTaskHandle() );#endif#if ( configUSE_TIMERS == 1 ) /* 删除软件定时器任务并释放其资源 */ vPortCancelThread( xTimerGetTimerDaemonTaskHandle() );#endif /* configUSE_TIMERS */ /* 恢复原始信号掩模 */ (void)pthread_sigmask( SIG_SETMASK, &xSchedulerOriginalSignalMask, NULL ); return 0;利用进程实时定时器实现系统滴答：prvSetupTimerInterrupt()。
采用posix标准下的getitimer()、setitimer()API去实现。
在进程里使用ITIMER_REAL计数器实现系统滴答时钟。
ITIMER_REAL是进程实时定时器。void prvSetupTimerInterrupt( void ){ struct itimerval itimer; int iRet; /* 用当前的定时器信息初始化结构 */ iRet = getitimer( ITIMER_REAL, &itimer ); if ( iRet ) { prvFatalError( "getitimer", errno ); } /* 设置定时器事件之间的时间间隔. */ itimer.it_interval.tv_sec = 0; itimer.it_interval.tv_usec = portTICK_RATE_MICROSECONDS; /* 设计初始值 */ itimer.it_value.tv_sec = 0; itimer.it_value.tv_usec = portTICK_RATE_MICROSECONDS; /* 重置定时器. */ iRet = setitimer( ITIMER_REAL, &itimer, NULL ); if ( iRet ) { prvFatalError( "setitimer", errno ); } /* 获取纳秒值 */ prvStartTimeNs = prvGetTimeNs();}利用线程通信实现启动第一个任务：vPortStartFirstTask()。
原理在前面posix模拟器设计说过。
利用线程型号实现线程的启停从而实现任务切换。
先获取线程句柄：
void vPortStartFirstTask( void ){ /* 获取当前任务的线程句柄 */ Thread_t *pxFirstThread = prvGetThreadFromTask( xTaskGetCurrentTaskHandle() ); /* 启动第一个任务. */ prvResumeThread( pxFirstThread );}发信号给下一个需要跑的线程，让其启动，这样就进入了freertos世界嘞：
static void prvResumeThread( Thread_t *xThreadId ){ /* 如果当前线程不是接下来要跑的线程 */ if ( pthread_self() != xThreadId->pthread ) { /* 发送事件启动新的线程 */ event_signal(xThreadId->ev); }}void event_signal( struct event * ev ){ pthread_mutex_lock( &ev->mutex ); ev->event_triggered = true; // 解除阻塞的标记 pthread_cond_signal( &ev->cond ); // 发送信号给需要启动的线程，让其解除阻塞 pthread_mutex_unlock( &ev->mutex );}那还需要停止当前线程嘞，完成这些时后，回进入等待结束调度器事件而阻塞：(代码在xPortStartScheduler()中)
/* 等待用户调用关闭调度器 vPortEndScheduler() 这个API发出的信号 */sigemptyset( &xSignals );sigaddset( &xSignals, SIG_RESUME );/* 等待关闭调度器的信号 */while ( !xSchedulerEnd ){ sigwait( &xSignals, &iSignal ); }启动调度器：xPortStartScheduler()
SVC异常启动第一个任务：vPortSVCHandler()
cortex m的双堆栈指针MSP和PSP的切换。
硬件出入栈和软件出入栈。
把PendSV和SysTick设置为最低优先级的中断。
启动滴答定时器。
启动第一个任务。通过SVC异常方式。
重置MSP堆栈指针。
使能全局中断。
触发SVC异常。进入SVC异常。
pxCurrentTCB值，即是当前需要跑的任务句柄。至此，系统已经启动，进入freertos世界。
在freertos中会看到FromISR后缀的API，这些API执行环境不一样，一般用于中断回调中使用，要求不能阻塞，快进快出。
这些API不能在中断保护外的中断回调中使用，取决于宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。
所以需要配置进出临界能屏蔽中断的优先级级别，优先级等于或低于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的中断能被临界API屏蔽，可调用FromISR后缀的API。
先了解下几个宏：(数值越小，中断优先级越高)
configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY：定义SysTick与PendSV的中断优先级。configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY：配置SysTick与PendSV的中断优先级到寄存器。configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY：定义freertos系统可控最大中断优先级。configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY：用于配置basepri寄存器的，当 basepri 设置为某个值的时候，会让系统不响应比该优先级低的中断，而优先级比之更高basepri值来控制部分中断，实现中断保护。#if ( configASSERT_DEFINED == 1 ){ volatile uint32_t ulOriginalPriority; volatile uint8_t * const pucFirstUserPriorityRegister = ( uint8_t * ) ( portNVIC_IP_REGISTERS_OFFSET_16 + portFIRST_USER_INTERRUPT_NUMBER ); volatile uint8_t ucMaxPriorityValue; /* 确定可以调用ISR安全FreeRTOS API函数的最大优先级。 ISR安全函数是以“FromISR”结尾的。 FreeRTOS维护独立的线程和ISR API函数，以确保进入中断尽可能快和简单。 保存将要被破坏的中断优先级值。 */ ulOriginalPriority = *pucFirstUserPriorityRegister; /* 确定可用的优先级位数。首先写所有可能的位。 */ *pucFirstUserPriorityRegister = portMAX_8_BIT_VALUE; /* 把值读回来看看，因为无效的优先级位读出位0，读出有多少个1就知道有多少位优先级。 */ ucMaxPriorityValue = *pucFirstUserPriorityRegister; /* 内核中断优先级应该设置为最低优先级。 */ configASSERT( ucMaxPriorityValue == ( configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY & ucMaxPriorityValue ) ); /* 对最大系统调用优先级使用相同的掩码。 */ ucMaxSysCallPriority = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY & ucMaxPriorityValue; /* 为回读的位数计算可接受的最大优先级组值。 */ ulMaxPRIGROUPValue = portMAX_PRIGROUP_BITS; while( ( ucMaxPriorityValue & portTOP_BIT_OF_BYTE ) == portTOP_BIT_OF_BYTE ) { ulMaxPRIGROUPValue--; ucMaxPriorityValue <<= ( uint8_t ) 0x01; } #ifdef __NVIC_PRIO_BITS { /* 检查定义优先级位数的CMSIS配置，该配置与实际从硬件查询的优先级位数相匹配。 */ configASSERT( ( portMAX_PRIGROUP_BITS - ulMaxPRIGROUPValue ) == __NVIC_PRIO_BITS ); } #endif #ifdef configPRIO_BITS { /* 检查定义优先级位数的FreeRTOS配置，该配置与从硬件实际查询的优先级位数匹配。 */ configASSERT( ( portMAX_PRIGROUP_BITS - ulMaxPRIGROUPValue ) == configPRIO_BITS ); } #endif /* 将优先级组的值移回它在AIRCR寄存器中的位置 */ ulMaxPRIGROUPValue <<= portPRIGROUP_SHIFT; ulMaxPRIGROUPValue &= portPRIORITY_GROUP_MASK; /* 将中断的中断优先级寄存器恢复到原来的值 */ *pucFirstUserPriorityRegister = ulOriginalPriority;}#endif /* configASSERT_DEFINED */PendSV用于切换任务；
SysTick用于系统节拍。
这两个都配置为最低优先级。
这样任务切换不会打断某个中断服务程序，中断服务程序也不会被延迟，有利于系统稳定。
而且SysTick是硬件定时器，响应可能会延迟，都是系统事件不会有偏差。
/* 将PendSV和SysTick设置为最低优先级的中断 */portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_PENDSV_PRI;portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_SYSTICK_PRI;调用vPortSetupTimerInterrupt()实现。
调用prvStartFirstTask()实现。
启动第一个任务：
__asm void prvStartFirstTask( void ){ PRESERVE8 /* 当前栈需按照 8 字节对齐 */ /* 在 Cortex-M 中，0xE000ED08 是 SCB_VTOR 寄存器的地址，里面存放的是向量表的起始地址，即 MSP 的地址 */ ldr r0, =0xE000ED08 /* 将 0xE000ED08 这个立即数加载到寄存器 R0 */ ldr r0, [ r0 ] /* 将 0xE000ED08 地址中的值，也就是向量表的实际地址加载到 R0 */ ldr r0, [ r0 ] /* 根据向量表实际存储地址，取出向量表中的第一项，向量表第一项存储主堆栈指针 MSP 的初始值 */ /* 将msp设置回堆栈的开始 */ msr msp, r0 /* 使能全局中断 */ cpsie i cpsie f dsb isb /* 触发SVC异常开启动第一个任务. */ svc 0 nop nop/* *INDENT-ON* */}SVC回调：
pxCurrentTCB获取当前需要跑的第一个任务控制块；__asm void vPortSVCHandler( void ){/* *INDENT-OFF* */ PRESERVE8 ldr r3, = pxCurrentTCB /* 加载 pxCurrentTCB 的地址到 r3. */ ldr r1, [ r3 ] /* 加载 pxCurrentTCB 到 r3. 而任务控制块的第一个成员就是任务栈顶指针。 */ ldr r0, [ r1 ] /* 任务控制块的第一个成员就是栈顶指针，所以此时 r0 等于栈顶指针 */ ldmia r0 !, { r4 - r11 } /* 软件出栈部分，r4-r11寄存器出栈 */ msr psp, r0 /* 将新的栈顶指针 r0 更新到 psp，任务执行的时候使用的堆栈指针是psp. */ isb mov r0, # 0 /* 将寄存器 r0 清 0 */ msr basepri, r0 /* 设置 basepri 寄存器的值为 0，即打开所有中断。basepri 是一个中断屏蔽寄存器，大于等于此寄存器值的中断都将被屏蔽。Cortex-M的优先级数值越大其优先级越低。 */ orr r14, # 0xd /* 向 r14 寄存器最后 4 位按位或上0x0D。退出异常时使用进程堆栈指针 PSP 完成出栈操作并返回后进入任务模式、返回 Thumb 状态 */ bx r14 /* 异常返回，这个时候出栈使用的是 PSP 指针，自动将栈中的剩下内容加载到 CPU 寄存器： xPSR，PC（任务入口地址），R14，R12，R3，R2，R1，R0。PSP 的值也将更新，即指向任务栈的栈顶 *//* *INDENT-ON* */}（该图片源自野火）
void vTaskStartScheduler( void ){ BaseType_t xReturn; /* 如果开启了静态内存功能，创建空闲任务就按静态内存创建 */ #if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) { StaticTask_t * pxIdleTaskTCBBuffer = NULL; StackType_t * pxIdleTaskStackBuffer = NULL; uint32_t ulIdleTaskStackSize; /* 获取空闲任务的任务控制块地址、任务栈地址、任务栈大小这三个参数。 这个API是有用户实现 */ vApplicationGetIdleTaskMemory( &pxIdleTaskTCBBuffer, &pxIdleTaskStackBuffer, &ulIdleTaskStackSize ); /* 创建空闲任务,使用最低优先级*/ xIdleTaskHandle = xTaskCreateStatic( prvIdleTask, configIDLE_TASK_NAME, ulIdleTaskStackSize, ( void * ) NULL, portPRIVILEGE_BIT, pxIdleTaskStackBuffer, pxIdleTaskTCBBuffer ); if( xIdleTaskHandle != NULL ) { xReturn = pdPASS; } else { xReturn = pdFAIL; } } #else /* if ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) */ { /* 动态内存方式创建空闲任务 */ xReturn = xTaskCreate( prvIdleTask, configIDLE_TASK_NAME, configMINIMAL_STACK_SIZE, ( void * ) NULL, portPRIVILEGE_BIT, &xIdleTaskHandle ); } #endif /* configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION */ #if ( configUSE_TIMERS == 1 ) { if( xReturn == pdPASS ) { xReturn = xTimerCreateTimerTask(); } else { mtCOVERAGE_TEST_MARKER(); } } #endif /* configUSE_TIMERS */ if( xReturn == pdPASS ) { /* freertos_tasks_c_additions_init 函数由用户定义，用于启动调度器时调用一次 */ #ifdef FREERTOS_TASKS_C_ADDITIONS_INIT { freertos_tasks_c_additions_init(); } #endif /* 先关闭中断,确保节拍定时器中断不会在调用xPortStartScheduler()时或之前发生。当第一个任务启动时,会重新启动中断*/ portDISABLE_INTERRUPTS(); #if ( configUSE_NEWLIB_REENTRANT == 1 ) { /* 略 */ _impure_ptr = &( pxCurrentTCB->xNewLib_reent ); } #endif /* configUSE_NEWLIB_REENTRANT */ /* 初始化静态变量 */ xNextTaskUnblockTime = portMAX_DELAY; xSchedulerRunning = pdTRUE; xTickCount = ( TickType_t ) configINITIAL_TICK_COUNT; /* 如果宏configGENERATE_RUN_TIME_STATS被定义,表示使用运行时间统计功能,则下面这个宏必须被定义,用于初始化一个基础定时器/计数器.*/ portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS(); traceTASK_SWITCHED_IN(); /* 设置系统节拍定时器,这与硬件特性相关,因此被放在了移植层.*/ if( xPortStartScheduler() != pdFALSE ) { /* 如果调度器正确运行,则不会执行到这里,函数也不会返回*/ } else { /* 仅当任务调用API函数xTaskEndScheduler()后,会执行到这里.*/ } } else { /* 执行到这里表示内核没有启动,可能因为堆栈空间不够 */ configASSERT( xReturn != errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY ); } /* 预防编译器警告*/ ( void ) xIdleTaskHandle; ( void ) uxTopUsedPriority;}portBASE_TYPE xPortStartScheduler( void ){ int iSignal; sigset_t xSignals; /* 获取当前线程ID */ hMainThread = pthread_self(); /* 设置系统计时器以按要求的频率生成滴答中断 */ prvSetupTimerInterrupt(); /* 开启第一个任务. */ vPortStartFirstTask(); /* 等待用户调用关闭调度器 vPortEndScheduler() 这个API发出的信号 */ sigemptyset( &xSignals ); sigaddset( &xSignals, SIG_RESUME ); /* 等待关闭调度器的信号 */ while ( !xSchedulerEnd ) { sigwait( &xSignals, &iSignal ); } /* Cancel the Idle task and free its resources */#if ( INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle == 1 ) vPortCancelThread( xTaskGetIdleTaskHandle() );#endif#if ( configUSE_TIMERS == 1 ) /* Cancel the Timer task and free its resources */ vPortCancelThread( xTimerGetTimerDaemonTaskHandle() );#endif /* configUSE_TIMERS */ /* Restore original signal mask. */ (void)pthread_sigmask( SIG_SETMASK, &xSchedulerOriginalSignalMask, NULL ); return 0;}void prvSetupTimerInterrupt( void ){ struct itimerval itimer; int iRet; /* 用当前的定时器信息初始化结构 */ iRet = getitimer( ITIMER_REAL, &itimer ); if ( iRet ) { prvFatalError( "getitimer", errno ); } /* 设置定时器事件之间的时间间隔. */ itimer.it_interval.tv_sec = 0; itimer.it_interval.tv_usec = portTICK_RATE_MICROSECONDS; /* 设计初始值 */ itimer.it_value.tv_sec = 0; itimer.it_value.tv_usec = portTICK_RATE_MICROSECONDS; /* 重置定时器. */ iRet = setitimer( ITIMER_REAL, &itimer, NULL ); if ( iRet ) { prvFatalError( "setitimer", errno ); } /* 获取纳秒值 */ prvStartTimeNs = prvGetTimeNs();}void vPortStartFirstTask( void ){ /* 获取当前任务的线程句柄 */ Thread_t *pxFirstThread = prvGetThreadFromTask( xTaskGetCurrentTaskHandle() ); /* 启动第一个任务. */ prvResumeThread( pxFirstThread );}static void prvResumeThread( Thread_t *xThreadId ){ /* 如果当前线程不是接下来要跑的线程 */ if ( pthread_self() != xThreadId->pthread ) { /* 发送事件启动新的线程 */ event_signal(xThreadId->ev); }}void event_signal( struct event * ev ){ pthread_mutex_lock( &ev->mutex ); ev->event_triggered = true; // 解除阻塞的标记 pthread_cond_signal( &ev->cond ); // 发送信号给需要启动的线程，让其解除阻塞 pthread_mutex_unlock( &ev->mutex );}BaseType_t xPortStartScheduler( void ){ #if ( configASSERT_DEFINED == 1 ) { volatile uint32_t ulOriginalPriority; volatile uint8_t * const pucFirstUserPriorityRegister = ( uint8_t * ) ( portNVIC_IP_REGISTERS_OFFSET_16 + portFIRST_USER_INTERRUPT_NUMBER ); volatile uint8_t ucMaxPriorityValue; /* 确定可以调用ISR安全FreeRTOS API函数的最大优先级。 ISR安全函数是以“FromISR”结尾的。 FreeRTOS维护独立的线程和ISR API函数，以确保进入中断尽可能快和简单。 保存将要被破坏的中断优先级值。 */ ulOriginalPriority = *pucFirstUserPriorityRegister; /* 确定可用的优先级位数。首先写所有可能的位。 */ *pucFirstUserPriorityRegister = portMAX_8_BIT_VALUE; /* 把值读回来看看，因为无效的优先级位读出位0，读出有多少个1就知道有多少位优先级。 */ ucMaxPriorityValue = *pucFirstUserPriorityRegister; /* 内核中断优先级应该设置为最低优先级。 */ configASSERT( ucMaxPriorityValue == ( configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY & ucMaxPriorityValue ) ); /* 对最大系统调用优先级使用相同的掩码。 */ ucMaxSysCallPriority = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY & ucMaxPriorityValue; /* 为回读的位数计算可接受的最大优先级组值。 */ ulMaxPRIGROUPValue = portMAX_PRIGROUP_BITS; while( ( ucMaxPriorityValue & portTOP_BIT_OF_BYTE ) == portTOP_BIT_OF_BYTE ) { ulMaxPRIGROUPValue--; ucMaxPriorityValue <<= ( uint8_t ) 0x01; } #ifdef __NVIC_PRIO_BITS { /* 检查定义优先级位数的CMSIS配置，该配置与实际从硬件查询的优先级位数相匹配。 */ configASSERT( ( portMAX_PRIGROUP_BITS - ulMaxPRIGROUPValue ) == __NVIC_PRIO_BITS ); } #endif #ifdef configPRIO_BITS { /* 检查定义优先级位数的FreeRTOS配置，该配置与从硬件实际查询的优先级位数匹配。 */ configASSERT( ( portMAX_PRIGROUP_BITS - ulMaxPRIGROUPValue ) == configPRIO_BITS ); } #endif /* 将优先级组的值移回它在AIRCR寄存器中的位置 */ ulMaxPRIGROUPValue <<= portPRIGROUP_SHIFT; ulMaxPRIGROUPValue &= portPRIORITY_GROUP_MASK; /* 将中断的中断优先级寄存器恢复到原来的值 */ *pucFirstUserPriorityRegister = ulOriginalPriority; } #endif /* configASSERT_DEFINED */ /* 将PendSV和SysTick设置为最低优先级的中断 */ portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_PENDSV_PRI; portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_SYSTICK_PRI; /* 启动滴答定时器。注意，当前全局中断是关闭的，在启动第一个任务时会开启。 */ vPortSetupTimerInterrupt(); /* 初始化为第一个任务准备的关键嵌套计数。 */ uxCriticalNesting = 0; /* 启动第一个任务。 */ prvStartFirstTask(); /* 启动调度器后时不会跑到这里的 */ return 0;}__asm void prvStartFirstTask( void ){/* *INDENT-OFF* */ PRESERVE8 /* 当前栈需按照 8 字节对齐 */ /* 在 Cortex-M 中，0xE000ED08 是 SCB_VTOR 寄存器的地址，里面存放的是向量表的起始地址，即 MSP 的地址 */ ldr r0, =0xE000ED08 /* 将 0xE000ED08 这个立即数加载到寄存器 R0 */ ldr r0, [ r0 ] /* 将 0xE000ED08 地址中的值，也就是向量表的实际地址加载到 R0 */ ldr r0, [ r0 ] /* 根据向量表实际存储地址，取出向量表中的第一项，向量表第一项存储主堆栈指针 MSP 的初始值 */ /* 将msp设置回堆栈的开始 */ msr msp, r0 /* 使能全局中断 */ cpsie i cpsie f dsb isb /* 触发SVC异常开启动第一个任务. */ svc 0 nop nop/* *INDENT-ON* */}__asm void vPortSVCHandler( void ){/* *INDENT-OFF* */ PRESERVE8 ldr r3, = pxCurrentTCB /* 加载 pxCurrentTCB 的地址到 r3. */ ldr r1, [ r3 ] /* 加载 pxCurrentTCB 到 r3. 而任务控制块的第一个成员就是任务栈顶指针。 */ ldr r0, [ r1 ] /* 任务控制块的第一个成员就是栈顶指针，所以此时 r0 等于栈顶指针 */ ldmia r0 !, { r4 - r11 } /* 软件出栈部分，r4-r11寄存器出栈 */ msr psp, r0 /* 将新的栈顶指针 r0 更新到 psp，任务执行的时候使用的堆栈指针是psp. */ isb mov r0, # 0 /* 将寄存器 r0 清 0 */ msr basepri, r0 /* 设置 basepri 寄存器的值为 0，即打开所有中断。basepri 是一个中断屏蔽寄存器，大于等于此寄存器值的中断都将被屏蔽。Cortex-M的优先级数值越大其优先级越低。 */ orr r14, # 0xd /* 向 r14 寄存器最后 4 位按位或上0x0D。退出异常时使用进程堆栈指针 PSP 完成出栈操作并返回后进入任务模式、返回 Thumb 状态 */ bx r14 /* 异常返回，这个时候出栈使用的是 PSP 指针，自动将栈中的剩下内容加载到 CPU 寄存器： xPSR，PC（任务入口地址），R14，R12，R3，R2，R1，R0。PSP 的值也将更新，即指向任务栈的栈顶 *//* *INDENT-ON* */}__asm void xPortPendSVHandler(void){ extern uxCriticalNesting; extern pxCurrentTCB; /* 指向当前激活的任务 */ extern vTaskSwitchContext; PRESERVE8 mrs r0, psp /* PSP内容存入R0 */ isb /* 指令同步隔离,清流水线 */ ldr r3, = pxCurrentTCB /* 当前激活的任务TCB指针存入R2 */ ldr r2,[r3] stmdb r0 !,{r4 - r11} /* 保存剩余的寄存器,异常处理程序执行前,硬件自动将xPSR、PC、LR、R12、R0-R3入栈 */ str r0,[r2] /* 将新的栈顶保存到任务TCB的第一个成员中 */ stmdb sp !,{r3, r14} /* 将R3和R14临时压入堆栈，因为即将调用函数vTaskSwitchContext,调用函数时,返回地址自动保存到R14中,所以一旦调用发生,R14的值会被覆盖,因此需要入栈保护; R3保存的当前激活的任务TCB指针(pxCurrentTCB)地址,函数调用后会用到,因此也要入栈保护*/ mov r0,#configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY /* 进入临界区 */ msr basepri,r0 dsb /* 数据和指令同步隔离 */ isb bl vTaskSwitchContext /* 调用函数,寻找新的任务运行,通过使变量pxCurrentTCB指向新的任务来实现任务切换 */ mov r0,#0 /* 退出临界区*/ msr basepri,r0 ldmia sp !, {r3, r14} /* 恢复R3和R14*/ ldr r1,[r3] ldr r0, [r1] /* 当前激活的任务TCB第一项保存了任务堆栈的栈顶,现在栈顶值存入R0*/ ldmia r0 !,{r4 - r11} /* 出栈*/ msr psp,r0 isb bx r14 /* 异常发生时,R14中保存异常返回标志,包括返回后进入线程模式还是处理器模式、使用PSP堆栈指针还是MSP堆栈指针，当调用 bx r14指令后，硬件会知道要从异常返回，然后出栈，这个时候堆栈指针PSP已经指向了新任务堆栈的正确位置，当新任务的运行地址被出栈到PC寄存器后，新的任务也会被执行。*/ nop}