CortexM3内核的μC/OSII安全性与稳定性的研究
加入技术交流群
4.1 系统寄存器的设置
用户应用程序运行在用户级,使用PSP堆栈指针；操作系统函数运行在特权级，使用的也是PSP堆栈指针；而中断服务例程运行在处理模式的特权方式下，使用MSP堆栈指针。
特权与用户级分区
图2 特权与用户级分区
首先利用MPU把内存分为特权级访问和用户级访问两个区，如图2所示。在系统初始化时，设置MPU相关寄存器，为系统分配任务堆栈与主堆栈：任务堆栈分配在用户区，系统变量与主堆栈分配在特权区，只可特权级下访问。
4.2 系统函数的修改
用户任务工作在用户级下，操作系统函数工作在特权级下，任务可能会在执行系统函数时执行上下文切换，因此系统要记录任务切换时是处在特权级还是用户级下，以便任务再次获得处理器控制权时，切换到原先的访问等级下。在任务创建时，加入访问权限参数mode。
权限的值定义为：
#define OS_Mode_USER 1u //用户级
#define OS_Mode_PRIVILEGE 0u //特权级
在创建任务函数与堆栈初始函数的参数中加入访问权限参数，形式如下：
INT8U OSTaskCreateExt (……,INT8U mode );
OS_STK *OSTaskStkInit (……,INT8U mode);
在堆栈初始化时，把mode最后存到堆栈当中，以便任务第一次运行时进入相应的工作模式（特权级或用户级）。统计任务和空闲任务的mode是OS_Mode_PRIVILEGE，而用户任务为OS_Mode_USER。
4.3 OS_CPU_A.ASM文件中函数的修改
在OS_CPU_A.ASM文件中，只需修改函数PendSV_Handler（PendSV服务例程），任务切换是由它来完成的。同时，设置PendSV的优先级为最低，以便快速响应中断，提高系统的实时性。PendSV服务例程的流程如图3所示。
PendSV服务例程流程
图3 PendSV服务例程流程
任务切换上文的程序：
SUBS R0,R0,#0x24;调整PSP指针，mode、R4~R11共36字节
MRS R1,CONTROL;获取当前任务的访问等级mode
STM R0,{R1,R4R11};压栈mode，R4~R11
LDR R1,=OSTCBCur;获取OSTCBCur博OSTCBStkPtr
LDR R1,[R1]
STR R0,[R1];存储PSP值到任务控制块切换下文的程序：
……;OSPrioCur=OSPrioHighRdy;
……;OSTCBCur=OSTCBHighRdy;
……;得到新任务的PSP值，存储到R0中
LDM R0,{R1,R4R11};R1(mode),R4~R11出栈
MSR CONTROL,R1;修改CONTROL[0]
ORR LR,LR,#0x04;选择返回时使用的堆栈
ADDS R0,R0,#0x24;调整PSP值
MSR PSP,R0;R0存入PSP中
评论