Nucleus实时操作系统分析报.pdf

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1、Nucleus 分析报告1 Nucleus 实时操作系统分析报告目录一、NUCLEUS的内核（KERNEL）.31.1 系统启动.31.2 初始化线程.41.3 线程调度.41.3.1 任务的调度.51.3.2 中断的调度.10 1.3.3 操作系统数据结构的保护.15 1.4 任务间通信.17 1.4.1 消息管道（Pipes）.18 1.5 任务的同步.23 1.6 定时器 .24 1.7 内存管理.24 1.8 输入/输出设备驱动.25 NUCLEUS内核总结：.25 二、NUCLEUS的开发工具.27 2.1 NUCLEUS C+.27 2.2 NUCLEUS MNT.27 2.3 N

2、UCLEUS VNET.27 2.4 NUCLEUS PC+.27 2.5 NUCLEUS FILE.27 2.6 NUCLEUS CLIB.28 2.7 NUCLEUS GRAFIX.28 2.8 NUCLEUS EDE.28 2.9 NUCLEUS UDB.29 2.10 NUCLEUS DEBUG+.29 2.11 第三方产品的支持.31 2.12 SDS SINGLESTEP.31 三、NUCLEUS的网络支持.33 3.1 INTERNET套件.33 Nucleus NET.33 Nucleus SNMP.33 Nucleus RMON.34 Nucleus SPAN.34 3.2

3、NUCLEUS WEBSERV.34 3.3 NUCLEUS JVI.34 3.4 NUCLEUS EPILOGUE.34 Nucleus 分析报告2 Nucleus 实时操作系统分析报告Nucleus 实时操作系统是Accelerated Technology 公司开发的嵌入式RTOS 产品，只需一次性购买 Licenses，就可以获得操作系统的源码。Nucleus 购买的灵活性比较大：Kernel，Networking，File System，Web Technology，Target Debugger 可以分开购买，如果我们只需要微内核的话只要购买Kernal 和 Debugger，当前

4、的下位机就是这样配置的。但是，如果以后我们要开发接入服务器和IP Phone 的话就必须购买一堆网络协议；上位机要用的话还要购买文件系统。Nucleus 的另一大好处是程序员不用写板支持软件包（BSP），因为操作系统已经开放给程序员，不同的目标板在操作系统BOOT 时可以通过修改源码进行不同的配置。对于程序员来说，写 BSP 是一项比较繁琐的任务，有了OS 的源码这项工作就简单多了，同时调试时也可以跟踪到中断、寄存器那一级，简化了硬件的调试。VxWorks 和 pSOS 都必须购买标准的BSP模板工具来写板支持软件包，开发工作量就比较大了。Nucleus 对 CPU 的支持能力比较强，支持当前

5、流行的大多数RISC、CISC、DSP 处理器，比如：80 x86（实时、保护模式）、68xxx、PowerPC、i960、MIPS、SH、ARM、ColdFire。Nucleus系统对于不同的处理器，操作系统的源码大部分是相同的，只有 5%的源码是用汇编写的跟CPU有关。如果使用另外的CPU，则只用修改5、6 个汇编程序就可以进行移植，但是对于不同系列的处理器，它们的Compiler、Linker、Debugger 是不同的（要另外购买），而且编译预处理的过程也是不一样的，这就要投入一部分力量去进行操作系统的移植。当然，这也是 Nucleus 的一个优点，VxWorks 和 pSOS 都没有

6、源码，换一个系列的CPU 操作系统又要重新购买，实际上他们OS 开发的工作量并没有多少，但却造成了用户的重复性投资。Nucleus 分析报告3 一、Nucleus的内核（Kernel）Nucleus 的核心是一个实时的多任务内核Nucleus PLUS，具有以下特性（Accelerated Technology 公司宣称的）：可移植性：Nucleus PLUS 可用于大多数流行的处理器。因为 Nucleus PLUS 主要是用标准C 写的，移植到新的处理器系列相对很直接。这也就意味着用Nucleus PLUS 开发的应用程序也具有很高的可移植性。可用性：不像其他的商业内核，Nucleus PL

7、US 的系统调用名直接表明了它的功能。比如，你可以通过 Nu_Create_Task 系统调用来创建一个任务。Nucleus PLUS 的系统调用都设计成具有类似的入口参数和返回值类型。Nucleus PLUS 的对象都不隐式地和别的对象相关。比如，邮箱和任务之间是不相关的。因此，用户可以利用多个Nucleus PLUS 对象之间的结合形成混合系统调用。配置：Nucleus PLUS 最终是以C 库的形式提供给用户，你可以选择所需要的部分链入到你的应用程序中。特性：、快速响应时间：对临界资源的检测时间不依赖于占有该临界资源的线程执行时间的长短，一旦低优先级线程释放掉临界资源（不管其是否执行完）

8、，高优先级线程就会抢占运行。、每个任务的执行时间和其他任务的处理时间无关。、较高吞吐量：随着任务数目的增多，任务的调度时间为常数。、可扩展性：利用现有系统调用的结合可得到新的系统调用。Nucleus PLUS 提供其他实时内核都具有的系统服务，比如：任务控制、任务通信、任务同步、内存管理、可编程的定时器、标准的输入/输出设备接口 等。对任务的调度依赖优先级、时间片的方法，可以选择挂起一个任务按照先入先出（FIFO）的顺序或按照优先级的顺序。所有的操作系统对象（任务、邮箱、队列、管道等）都可以动态地创建和删除。创建一个对象时，要指定指定其控制块的内存区域和其它的数据要求（堆栈空间等）。Nucle

9、us 在任务调度时，首先查看任务是否可以抢占，如果不能抢占，则一直执行到任务完成或任务放弃时间片；否则，依靠优先级进行调度，先调入优先级最高的任务，对于优先级相同的任务则分享时间片、轮流调度。/ben:请问这里的时间片是系统节拍还是由多个节拍组成的时间片,猜测应该就是时间节拍若每个任务分配一些时间片，怎样保证实时？/错了，1.1系统启动对于 68K 系列的 CPU，如果采用CrossCode C 编译器的话，Nucleus 使用的是 CrossCode CNucleus 分析报告4 的启动函数，标号 START 是系统的入口点。START 标号在文件start.s 中，用汇编及 CrossCo

10、de C的宏指令写的。主要完成68360 中断向量表指针VBR 和寄存器基址MBAR的初始化，以及外部 RAM 各分区的初始化，这些分区包括：ram，data，malloc，init，sys_memory 等。系统低级初始化完成后，控制就交给初始化线程INT_Initialize。1.2初始化线程初始化线程是系统开始执行的第一个线程，线程的入口是INT_Initialize，同时也是系统的主函数，具有另外的标号名main。系统初始化首先完成硬件寄存器的配置，包括：存储器片选（CS0CS7），软件看门狗SWT，系统周期定时器PIT，A 口、B 口、C 口引脚功能设定，串行通信控制器的初步配置等。

11、这些硬件的配置跟目标板有关，需要用户自己用汇编来写。其次，将系统堆栈指针TCD_System_Stack 初始化为堆栈区stack 的顶部，同时在系统内存区 sys_memory 中拿出TMD_HISR_Stack_Size大小的一片内存用作高级中断服务程序的堆栈HISR_STACK。然后，控制交给INC_Initialize。INC_Initialize首先完成操作系统数据结构的初始化，包括：线程控制、邮箱、队列、管道、信号量、事件、分区内存、动态内存、定时器、I/O Driver等。其次，调用Application_Initialize，这一函数由用户编写，完成任务、消息队列等的创建、中断

12、的注册以及应用程序的初始化。当所有的初始化都完成后，INC_Initialize调用 TCT_Schedule 开始线程的调度。1.3线程调度TCT_Schedule 是线程调度的入口，负责将控制权交给具有最高优先级的高级中断服务程序HISR（TCD_Execute_HISR）或处于就绪状态的最高优先级任务（TCD_Execute_Task）。当没有任务或 HISR 执行时，线程调度就在TCT_Schedule 中做死循环，等待 TASK 或 HISR 就绪。HISR的优先权比任务高，一旦有HISR 就绪，则当前调度的任务将会被挂起，优先调度HISR。一 旦 有TASK或HISR就 绪，控 制

13、 就 会 交 给TCT_Control_To_Thread，在 这 里 将TCD_Execute_HISR 或 TCD_Execute_Task 设置为当前线程TCD_Current_Thread，启动任务时间片定时器，根据线程的不同堆栈类型恢复堆栈，然后执行RTS 或 RTE 指令，将控制权交给线程。Nucleus 的线程有两种类型的堆栈帧：/ben：有什么区别呢？线程入口 PC 值SR保留A6 A0D 7D 0堆栈类型为 1线程入口 PC 值A6 A2D 6 D 2堆栈类型为0In te rru p t 堆栈类型So licite d堆栈类型Nucleus 分析报告5 任务创建时，要建立一

14、个初始堆栈帧，线程入口是TCC_Task_Shell，该 Shell 执行任务的入口程序，通常任务的执行是一个死循环，不停地在等待消息或事件，如果没有消息或事件任务就会挂起，否则往下执行。如果，任务在Shell 调度中返回，则表示该任务已执行完毕，将任务终止，其状态置为NU_FINISHED。HISR 创建时，也要建立一个初始堆栈帧，线程入口是TCC_HISR_Shell。HISR_Shell 调度的是当前具有最高优先级的HISR，直至TCD_Execute_HISR的激活计数器tc_activation_count为 0，才调度同一优先级或低优先级的其它HISR。HISR_Shell 对 H

15、ISR 调度就是执行HISR 的入口程序，然后根据激活计数器循环调度，HISR 是不能被挂起的。1.3.1 任务的调度任务的调度需要用到以下比较重要的数据结构：TCD_Created_Tasks_List：已创建任务链表的头指针。TCD_Priority_List256：任务控制块TCB 的指针数组，每个元素是优先级0255 就绪任务链表的头指针。TCD_Priority_Groups：按位来定义的长字，对应32 组优先级，每bit 是一组，负责8 个优先级，如果其中任意一个优先级有任务就绪，则该bit 置 1。TCD_Sub_Priority_Groups32：子优先级组的位映像图，每一元素

16、对应一组优先级。比如TCD_Sub_Priority_Groups0 对应优先级07，bit0bit7 分别表示优先级07。TCD_Highest_Priority：当前就绪任务的最高优先级，并不表示当前正在运行任务的优先级，如果该任务不能抢占。TCD_Execute_Task：当前正在执行的任务指针。TCD_Current_Thread：当前正在执行的线程指针（TASK or HISR）。Nucleus 的任务具有五种状态：executing，ready，suspended，finished，terminated。Executing：任务正在执行，但是其任务控制块TCB 中的状态tc_sta

17、tus 仍为 NU_READY，只是该任务的指针等于当前线程TCD_Current_Thread。Ready：任务已就绪，但是有其它任务在运行。Suspended：任务在等待请求服务完成的过程中被挂起，一旦请求服务完成，任务就会迁移至 ready 状态。Finished：该任务的处理已经完成（在TCC_Task_Shell 调度中返回）。一旦任务处于这种状态就不能再执行了，除非任务被复位。Terminated：任务被Killed。一旦任务处于这种状态就不能再执行了，除非任务被复位。Nucleus 的每个任务都具有一个0255 的优先级，0 表示最高优先级，255 表示最低优先级，对于相同优先级

18、的任务分时间片运行，不同优先级的任务则可以发生抢占。任务的调度涉及到：创建任务、删除任务、复位任务、终止任务、恢复任务、挂起任务等。、创建任务（TCC_Create_Task）任务的创建一般是在Application_Initialize中进行，当然也可以在其它任务中动态地创建和删除任务。任务创建的流程如下：Nucleus 分析报告6、删除任务（TCC_Delete_Task）对任务删除时，默认任务是处于finished 或 terminated 状态。将任务删除，主要是将任务从已创建任务链表中删除，并不能释放与任务相关连的控制块（TCB）和堆栈。、复位任务（TCC_Reset_Task）当

19、任 务 处 于finished或terminated状 态 时，才 能 对 该 任 务 执 行 复 位，否 则 返 回NU_NOT_TERMINA TED，表示任务没有结束或终止。任务复位主要是将任务控制块中的数据成员重新赋初值，重新创建任务堆栈（任务堆栈复位），将任务状态置为无条件挂起状态NU_PURE_SUSPEND。、终止任务（TCC_Terminate_Task）Ap plica tio n_In itia lizeNU_ C rea te _T askT C C_ C re ate _T ask初始化任务控制块TC B 的各数据成员创建任务初始堆栈帧将该任务插入已创建任务链表T CD

20、 _C re ate d_ T asks_ Listca ll T C C_ Resu m e_T a sk置任务状态为 N U _R EAD Y修改T CD _Prio rity_ G ro ups及TC D_ Su b_ Prio rity_ G ro u ps指示本任务对应的优先级有任务 re ady根据任务优先级调整T CD _Exe cu te _T ask将控制交给 T C T_ Sch edu le进行 线程调度Nucleus 分析报告7 如果要终止的是当前任务（TCD_Current_Thread），则直接将任务挂起，将任务状态置为NU_TERMINA TED。如果要终止的不是

21、当前任务，则要对任务状态进行判断。如果任务已经处于finished或terminated 状态，则什么也不做。如果任务处于ready 状态，则直接将任务挂起，将任务状态置为 NU_TERMINA TED。如果任务处于suspended状态，则必须释放和该任务相关的所有保护结构后才能将任务终止。、恢复任务（TCC_Resume_Task）如果任务可以获得执行所需要的系统资源，比如：对于做NU_Send_To_Pipe 系统调用的任务如果消息管道已有空余空间，或者做 NU_Reveive_From_Pipe 系统调用的任务如果管道中有消息，那么挂起在该管道上的任务就会恢复。如果任务挂起类型与请求恢

22、复类型一致，则把任务状态置为NU_READY，将任务插入就绪任务优先级链表TCD_Priority_Listtask-tc_priority，设置优先级组TCD_Priority_Groups和子优先级组 TCD_Sub_Priority_Groupstask-tc_priority/8中本任务优先级对应的bit，指示本优先级有任务 ready。如果要恢复的任务优先级比当前最高优先级TCD_Highest_Priority要高，且当前任务 TCD_Execute_Task 可以抢占，则将要恢复的任务置为当前任务，同时会产生任务抢占，返回NU_TRUE，否则返回NU_FALSE。、挂起任务（TC

23、C_Suspend_Task）如果任务不能获得执行所需要的系统资源，比如：对于做NU_Send_To_Pipe 系统调用的任务如果消息管道已满，或者做 NU_Reveive_From_Pipe 系统调用的任务如果管道已空，那么任务就会被挂起。任务挂起首先判断要挂起的是不是当前任务TCD_Current_Thread，如果不是挂起当前任务，则要释放任务的当前保护结构tc_current_protect。其次，如果任务的状态为NU_READY 且该任务优先级就绪任务链表TCD_Priority_List中只 有 这 一 个 任 务ready，则 要 清 空 该 优 先 级 就 绪 任 务 链 表，

24、同 时 要 清 除 子 优 先 级 组TCD_Sub_Priority_Groups和优先级组TCD_Priority_Groups对应的 bit。如果要挂起的任务具有最高优先级，则要根据优先组和子优先组重新搜索最高优先级，如果其他组中没有任务就绪，则 TCD_Highest_Priority=255。然后根据最高优先级，重新调整TCD_Execute_Task，如果最高优先级为 255，则 TCD_Execute_Task=NU_NULL。如果任务的状态为NU_READY 且该任务优先级就绪任务链表TCD_Priority_List中不只这一个任务ready，则将该任务从优先级就绪任务链表中

25、删除，不用修改子优先级组和优先级组，另 外 也 不 用 调 整 最 高 优 先 级TCD_Highest_Priority，只 是 利 用 最 高 优 先 级 重 新 调 整TCD_Execute_Task。如果要挂起的是当前线程TCD_Current_Thread，则将控制交给TCD_Control_To_System，在 TCD_Control_To_System中给当前线程创建一个solicited 类型的堆栈帧，线程入口是调用TCD_Control_To_System的 下 一 条 指 令，任 务 恢 复 时 从 这 条 指 令 开 始 继 续 执 行。TCD_Control_To_S

26、ystem随 后 又 将 控 制 交 给TCT_Schedule，TCT_Schedule根 据TCD_Execute_HISR 或 TCD_Execute_Task 开始下一轮的任务调度，如果调度过程中发现挂起任务需要的系统资源可以满足，就会把任务恢复，按照优先级重新调度。任务挂起流程如下：Nucleus 分析报告8 Nucleus 分析报告9 T C C_ Su sp en d_ T ask要挂起的是当前任务?N释放任务的保护结构任务状态为 N U_ READ Y?Y该任务优先级中只有这一个任务就绪？YY清除优先级组及子优先级组中相应位要挂起的任务具有最高优先级?调整TC D_ Hig h

27、e st_ Prio rityY要挂起的任务是T CD_Exe cu te _ Ta sk?根据最高优先级调整T CD _Exe cu te _T askY要挂起的任务是 当前线程TC D_ Curre n t_ T hre a d?NN将控制权 交给系统重新调度Y将该任务从优先级就绪任务链表中删除N设置 tc_ dela ye d _su sp en d标志为NU _T R UE返回N返回N清空该任务优先级的就绪任务链表任务恢复（re su m e）Nucleus 分析报告10 1.3.2中断的调度Nucleus 的中断分为 管理的和非管理的中断。管理的中断需要向操作系统注册该中断向量，中断

28、产生后通过该中断向量注册的低级中断服务程序（LISR）来激活高级的中断服务程序（HISR）。LISR 主要完成硬件中断的处理，及激活 HISR。HISR 的调度类似于任务，具有优先级，可以使用大多数Nucleus 的系统调用。非管理的中断，则不需要通过操作系统进行管理，直接将中断服务程序挂到中断向量表上，上下文的保存与恢复都要用户自己来做，该中断自己不能嵌套，最好不要被管理的中断再次中断否则会引起堆栈出错，而且非管理的中断不能使用绝大多数的Nucleus 系统调用，因为它可能会破坏操作系统某些保护的数据结构（当有线程在运行时）。非管理的中断适用于那些比较频繁的中断，如果通过操作系统来管理这些中

29、断的话，其上下文保存与恢复的时间就比较长，中断的实时性就不能满足要求。非管理的中断比较简单，类似于以前我们写的中断服务程序，这里就不多说。下面我们讨论的中断的调度都指的是Nuclesu 管理中断的调度。中断的调度需要用到以下比较重要的数据结构：TCD_Registered_LISRs256：对应 68360 的 256 个中断向量。0 表示该中断向量没有注册，是操作系统不能处理的中断（Unhandled_Interrupt）；非0 表示该中断向量已注册，且其值为在LISR 函数指针数组TCD_LISR_Pointers 中的索引下标。TCD_LISR_Pointers30：LISR 函数指针数

30、组，指向当中断产生时要调用的低级中断服务程序 LISR 的入口函数。TCD_Interrupt_Count：表示有多少个中断服务程序（ISRs）正在进行处理。0：没有中断；1：只有一个中断；1：中断嵌套。TCD_Interrupt_Level：允许中断的级别，用来给68360 的状态寄存器SR 赋值。0 x700 表示屏蔽所有中断，0 x500 表示屏蔽 5 级及 5 级以下的中断，0 表示打开所有中断。TCD_Unhandled_Interrupt：系统出错时，表示不能处理的中断向量号。TCD_Created_HISRs_List：已创建的HISR 链表的头指针。TCD_Active_HIS

31、R_Heads3：对应 HISR 优先级 02，每个数组元素是该优先级已激活HISR链表的头指针。TCD_Active_HISR_Tails3：对应 HISR 优先级 02，每个数组元素是该优先级已激活HISR链表的尾指针。TCD_Execute_HISR：当前正在执行或要执行的具有最高优先级的HISR 指针。每个 HISR 具有一个02 的优先级，0 表示最高优先级，2 表示最低优先级，相同优先级的HISR 按照先入先出的顺序处理，优先级不同的HISR 按照优先级的高低进行调度。HISR 是不能被挂起的，因此其所有的系统调用都要加上NU_NO_SUSPEND 参数。中断的调度包括：中断向量的

32、注册、HISR 的创建与删除、上下文的保护与恢复、LISR 的执行、HISR 的激活以及HISR 的调度等。、中断向量的注册（TCC_Register_LISR）一 个 中 断 要 通 过 操 作 系 统 管 理 起 来，首 先 要 将 其 中 断 向 量 通 过 系 统 调 用NU_Register_LISR(INT vector,VOID(*new_lisr)(INT),VOID(*old_lisr)(INT)注册起来。该系统Nucleus 分析报告11 调用的第2 个参数是LISR 的入口函数指针，也就是中断产生后要执行的LISR。中断的注册首先要判断该中断向量是否已经注册过。如果该中断

33、已经注册过，则利用TCD_Registered_LISRs 索引到该中断向量在LISR 函数指针数组TCD_LISR_Pointers中的下标，然后将新的LISR（new_lisr）填入 TCD_LISR_Pointers。如果该中断向量没有注册过，则在 LISR 函数指针数组TCD_LISR_Pointers 中找出一个没有使 用 的 单 元，将new_lisr填 入 该 单 元，同 时 将 该 单 元 的 下 标 填 入 该 中 断 向 量 在TCD_Registered_LISRs 中对应的单元。另外，还要判断INT_Loaded_Flag 标志，如果该标志为0，则要替换掉当前的中断向量

34、表，否则不修改当前的中断向量表。、HISR 的创建（TCC_Create_HISR）HISR 也就是中断产生后，要在LISR 中激活的高级中断服务程序。HISR 的创建比任务创建简单，不用进行设置任务状态、恢复任务等操作，只需创建一个HISR 控制块HCB，初始化HCB 中的一些参数，为HISR 创建一个Solicited 类型的堆栈帧，将该 HISR 的指针挂到已创建HISR 链表 TCD_Created_HISRs_List，同时分配一个用户指定的入口函数指针，该函数用来完成真正的中断处理。、HISR 的删除（TCC_Delete_HISR）HISR的 删 除 默 认HISR处 于 非 激

35、 活 状 态，仅 仅 是 将HISR从 已 创 建HISR链 表TCD_Created_HISRs_List 中删除，并清除HISR ID 标志，并不能释放与HISR 相关的内存（控制块、堆栈等），同时也不影响HISR 的激活，对 HISR 的调度可能会产生微小的影响（由于 HISR ID 被清除）。一般来说，HISR 的删除没有什么意义，除非把跟HISR 相关的中断也关掉。、上下文的保护（TCT_Interrupt_Context_Save）通常的中断服务程序对要用到的寄存器都要进行堆栈保护，Nucleus 操作系统除了做这些外，还要对当前线程进行保护，使得高级中断服务程序HISR 可以抢占

36、任务，让HISR 得到快速的响应。Nucleus 在系统空闲（没有线程运行）时，中断堆栈使用的是系统堆栈TCD_System_Stack；如果有线程（任务或HISR）在运行，使用的是任务或HISR 堆栈，上下文保护完成之后，则将堆栈切换到系统堆栈TCD_System_Stack。上下文保护首先将所有中断屏蔽掉，等保护完成之后再将中断打开。其次判断中断计数器TCD_Interrupt_Count，如果本次中断是中断嵌套，则将TCD_Interrupt_Count加 1，然后返回。如果本次中断不是中断嵌套，则判断当前有没有线程在运行，如果当前有线程在运行，则为当前线程建立一个Interrupt 类

37、型的堆栈帧，将当前的堆栈指针保存在线程控制块中，再将堆栈指针切换到系统堆栈顶部TCD_System_Stack，然后返回；如果当前没有线程运行，则直接将堆栈指针切换到系统堆栈顶部TCD_System_Stack，然后返回。、LISR 的执行（TCC_Dispatch_LISR）中断上下文保护完成后，就要根据中断向量，在 LISR 指针数组TCD_LISR_Pointers中索引到本中断向量的LISR 入口函数指针，然后执行LISR 函数，通常LISR 要做的只是处理硬件中断及激活HISR。LISR 执行完毕，则将上下文恢复，将控制权交给TCT_ Shedule 进行系统调度。要注意的是，如果某

38、 个中断 向量没 有注 册，则 会产生 系统错 误，进 入系 统错误 线程Nucleus 分析报告12 ERC_System_Error 处理，这种错误是致命的错误，导致整个系统进入一个死循环。、上下文的恢复（TCT_Interrupt_Context_Restore）上下文恢复首先判断是不是中断嵌套，如果是中断嵌套，则将TCD_Interrupt_Count减 1，将堆栈保护的寄存器恢复，然后利用RTE 指令从中断返回。如果不是中断嵌套，则将当前线程TCD_Current_Thread清为0，将堆栈切换到系统堆栈顶部TCD_System_Stack，将控制交给TCT_Shedule 进行线程

39、的重新调度，在这里HISR 会抢占任务优先运行。对于没有嵌套的中断恢复，并没有执行RTE 指令，从中断产生的指令往下执行，而是将控制交给 TCT_Shedule 进行重新调度，这类中断恢复可以分三种情况进行分析：i）、系统空闲（做 TCD_Shedule 死循环）时，产生了中断，则上下文恢复后，再次运行TCD_ Shedule，然后调度由LISR 激活的 HISR（TCD_Execute_HISR）。ii）、中断产生时，有一个任务在运行。由于在上下文保护时，已经给当前任务建立了一个中断类型的堆栈帧，同时LISR 运行时没有修改当前任务的状态（没有将当前任务挂起），也没有修改 TCD_Execu

40、te_Task。当中断恢复完成之后，TCD_Shedule 首先把 TCD_Execute_HISR 设置为当前线程TCD_Current_Thread，优先调度HISR，如果 HISR 运行过程中激活了一个比当前被中断任务优先级更高的任务，则TCD_Execute_Task会被修改，等HISR 运行完毕，则将TCD_Execute_Task 设置成当前线程。如果TCD_Execute_Task 没被修改，则被中断的任务恢复运行；如果有更高级的任务ready，则等高级任务挂起后，被中断的任务才能恢复运行。iii）、中断产生时，有一个高级中断服务程序HISR 在运行。如果本次中断的HISR 优先

41、级比 当 前 的HISR（TCD_Execute_HISR）优 先 级 低，则LISR激 活HISR时 不 会 修 改TCD_Execute_HISR，中断恢复后，继续执行中断前的HISR（上下文保护时已给当前的HISR 建立了一个中断类型的堆栈帧），然后再根据HISR 的优先级进行调度。如果本次中断的HISR 优先级比当前的HISR 优先级高，则LISR 激活 HISR 时会修改TCD_Execute_HISR，中断恢复后，优先执行优先级高的HISR，等到 TCT_Shedule 调度到本次被中断的HISR 时，被中断的HISR接着被中断的部分继续执行。、HISR 的激活（TCT_Activ

42、e_HISR）HISR 是在 LISR 中被激活的，TCT_Active_HISR只是激活由LISR 指定的HISR 以及修改TCD_Execute_HISR，并不真正地执行HISR，HISR 在 TCT_Shedule 中才被真正地调度执行。激活 HISR 首先根据激活次数hisr-tc_activation_count 来判断该HISR 是否已被激活。如果 HISR 已被激活，则只将激活次数tc_activation_count 加 1。如果该 HISR 没有被激活过，且该HISR 的优先级激活链表为空，则将该HISR 挂到本优先级激活链表上，同时根据HISR 的优先级决定是否修改TCD_

43、Execute_HISR。如果该 HISR 没有被激活过，且该HISR 的优先级激活链表非空，则直接将该HISR 挂到本优先级激活链表的尾指针，不用修改TCD_Execute_HISR，因为本优先级激活链表的头指针就有可能是 TCD_Execute_HISR，或者有更高优先级的HISR 已被激活。、HISR 的调度中断恢复后，如果当前的TCD_Execute_HISR 是被中断停下来的HISR，则经 TCT_Shedule调度后，被中断的HISR 恢复运行。Nucleus 分析报告13 如果 TCD_ Execute_HISR 已被修改，是一个新的HISR，则 TCT_Shedule 会将该

44、HISR 放入TCT_HISR_Shell 中进行调度。TCT_HISR_Shell 完成 HISR 的调度。首先循环调度当前的TCD_Execute_HISR，也就是循环执行HISR 创建时用户指定的入口函数，直至其激活次数tc_activation_count 等于 0。如果 TCD_Execute_HISR 只被激活了一次，则HISR 的入口函数只会执行一次。TCD_Execute_HISR 调度完毕（激活次数为0），如果TCD_Execute_HISR 所在优先级的激活链表只有这一个HISR，则将本优先级激活链表清空（将TCD_Active_HISR_HeadsX及TCD_Active

45、_HISR_TailsX置 为NU_NULL），然后 从 激 活链 表 头 指 针数 组TCD_Active_HISR_Heads中按优先级顺序搜索到一个已被激活的最高优先级的HISR，由此来修改 TCD_Execute_HISR，如果没有其他HISR 被激活，则TCD_Execute_HISR 为空指针。TCD_Execute_HISR调度完毕，如果TCD_Execute_HISR所在优先级激活链表不只这一个HISR 被激活，则将TCD_Execute_HISR从本优先级激活链表删除，将本优先级下一个激活的HISR 设置为 TCD_Execute_HISR。最后，为当前正在调度的HISR 建

46、立一个solicited 类型的堆栈帧，将堆栈指针保存在HISR控制块中，清除当前线程TCD_Current_Thread，将堆栈切换到系统堆栈顶部TCD_System_Stack。然后将控制权交给TCT_Shedule 重新调度，如果还有其它的HISR 被激活，则重复上面的过程；否则进入任务的调度，或在TCT_Shedule 死循环，等待HISR 被激活或任务ready。一个完整的中断处理流程如下：Nucleus 分析报告14 系统空闲（TC D_Sch e du le）或当前有线程在运行中断产生根据中断向量跳到IN T _In te rru pt_ Sh ell将D 0D 7，A0 A6

47、堆栈保护上、下文 保护（T CT _In te rru pt_ C on te x t_Sa ve）T CD _In te rru pt_ Cou nt+中断嵌套?有线程运行?为当前线程建立一个中断类型的中断帧将堆栈切换到系统堆栈的顶部TC D_ Sy ste m _Sta ckYN利用中断向量调用TC C_ Disp atc h_LISRNY该中断向量是否注册?进入系统错误处理ER C _Sys te n_Erro r 死循环NY将当前H ISR 插入激活链表尾指针利用中断向量得到LISR的入口函数指针调用TC T _Activate _H ISR来激活用户指定的 H ISRHISR 已被激

48、活？hisr-tc_a ctiv atio n_co unt+该优先级激活链表空?N调整TC D_Exe cu te _H ISRNY上、下文 恢复（T CT _ In te rru p t_C o nte xt_ R es to re）Y中断嵌套?清除T C D _C urre n t_T hre adN将堆栈切换至系统堆栈的顶部T CD _Sy ste m_ Sta ck将控制由 IN T _In te rru pt_ Sh ell交给 T C T_ Sch edu le 调度用 R T E指令从中断返回Y调度已被激活的T CD _Ex e cu te _HISR调度已被激活的TC D _

49、Ex e cu te _HISR恢复运行被中断任务调度 更高级的TC D_Ex ecu te _H ISR恢复运行被中断的 HISR、中断前系统空闲、中断前有任务在运行、中断前有 HISR 在运行Nucleus 分析报告15 1.3.3操作系统数据结构的保护/ben：与 uc/os 中的 OS_ENTER_CRITICAL和 OS_EXIT _CRITICAL有什么不同?其好象是通过改变优先级而不是关中断来实现的,那么其中有没有类似的保护呢由于 Nucleus 操作系统的线程是可以抢占的，高优先级的任务可以抢占低优先级的任务，HISR 可以抢占任务，HISR 之间也可以抢占。如果某个低优先级的

50、任务正在通过系统调用对操作系统的某个数据结构进行操作，比如：正在修改已创建任务链表TCD_Created_Tasks_List，或正在往某个消息管道Pipe 中填消息（要修改消息管道的数据成员），这时发生了任务抢占，如果发生抢占的高优先级任务也要修改同一数据结构，就必须等待低优先级的任务完成修改数据结构的系统调用后，再让高优先级的任务运行，否则就会破坏操作系统的数据结构。这一机制是通过操作系统结构保护（Protect）实现的。任务运行时如果要修改操作系统的数据结构，就要通过系统调用TCT_Protect(TC_PROTECT*protect)把该数据结构的保护结构保护起 来，当 任 务 对 该