uC/OS-II学习笔记—任务堆栈

咚咚卜

所谓堆栈，就是在存储器中按数据“后进先出(Last In First Out, LIFO)”的原则组织的连续存储空间。因此，堆栈这种数据结构最大的特点就是最后进去的最先出来。这就像我们向箱子中放书，箱子的底面积刚好和书相同，那么先放进箱子中的书很明显只能最后出来。为了满足任务切换或响应中断时保存CPU寄存器中的内容，以及存储任务私有数据的需要，每个任务都有自己的堆栈。当任务进行切换的时候，将CPU寄存器的内容压入堆栈，恢复的时候再弹出来给CPU寄存器。任务堆栈是任务的重要组成部分，关于任务堆栈在操作系统代码中的定义如下所示：





TASK_STK_SIZE是每个任务堆栈的大小，这里设置为512，根据具体情况做移植时，可修改这个值。OS_MAX_TASKS是用户任务的数量。OS_STK是堆栈的数据类型，使用typedef来定义，等同于无符号的整数，在32位的PC系统中，为32位的无符号整数。如果需要移植到其他系统，就要根据需要进行更改。很明显，这里我们定义了最多用户任务数个堆栈，而统计任务和空闲任务的堆栈是单独定义的，分别是OSTaskStatStk和OSTaskIdleStk，如下所示：




OS_STK是32位的，所以执行一次压栈操作，就要压进去4个字节；执行一次退栈操作，就弹出4个字节。而堆栈的大小就是TASK_STK_SIZE个OS_STK，而非TASK_STK_SIZE。这里TASK_STK_SIZE是512，那么就是512*sizeof(OS_STK)，为2048个字节。
TaskStk就是我们定义的堆栈，这里是以数组的形式定义的，每个堆栈的尺寸是512个字节，而一共定义了OS_MAX_TASKS个这样的堆栈。需要注意的是用户堆栈可以由用户自己定义，并非一定要采用二维数组的形式。
任务堆栈有四种：满递减堆栈，空递减堆栈，满递增堆栈，空递增堆栈。作为一个嵌入式操作系统应该可以移植到不同的平台，因此必须兼容这四种模式。



如上所示是STM32F407的编程手册中的一段，从中可以很清楚的看到，STM32F407采用的是满递减堆栈。



假如堆栈的初始状态如上图所示，那么向堆栈中压入一个数据后的堆栈如下图所示：



如果一个任务的任务堆栈如上图所示，那么它的定义大概就应该如下所示：
OS_STK Task1Stk[10];
这样，这个堆栈就有Task1Stk[0]~Task1Stk[9]这样十个堆栈空间。那么初始状态SP应该指向&Task1Stk[9]+1，然后向堆栈中压入第一个数据，首先，SP向下移动一个堆栈空间，然后将数据存入这个堆栈空间。也就是说存储到Task1Stk[9]中。如果再存储一个数据，那么，同样的，再执行一次上面的动作，将数据存入到Task1Stk[8]中。Task1Stk[9]为栈顶，Task1Stk[0]为栈底。
OSTCBStkPtr就是指向堆栈栈顶的指针，OSTCBStkBottom是指向堆栈栈底的指针，OSTCBStkSize是堆栈的大小。如果OSTCBStkPtr与OSTCBStkBottom相等了，那么说明堆栈已经满了。OSTCBStkSize是用于做堆栈检查的。