基于RISC-V内核单片机移植RTOS实时操作系统(三)

CHANBAEK 2023-01-31 1834

描述

接着以WCH沁恒微电子的赤菟V103(CH32V103)和赤菟V307(CH32V307)两款RISC-V内核单片机来详细说下针对RISC-V平台，移植实时操作系统的注意点。

今天聊下移植RTOS时RISC-V内核时单片机切换至第一个任务。

以RT-Thread为例，rt-thread和其他RTOS有点区别的是其gcc下的入口函数定义为entry，而main函数则可以被初始化为线程之一，图1为rt-thread的详细的启动流程。rt-thread定义一个rt_thread类型的全局指针rt_current_thread，用于实时获取当前运行的线程。从图9可知，硬件启动后进rtthread_startup，其开始进行了必要的初始化，如系统滴答定时器、堆、串口、调度器、定时器、main线程、空闲idle线程等等，最后执行了rt_system_scheduler_start后转交调度器执行。其内容如下图2所示。

RISC-V

图1 rt_thread启动流程

RISC-V

图2 调度器启动

由图2可知，其会查找优先级较高的就绪组优先级，并根据该优先级查找就绪链表，获取优先级较高的任务并得到控制块to_thread，然后调用rt_hw_context_switch_to切换至该任务。其是一段汇编实现的代码，传入的参数为该任务的sp指针。由前文可知，我们可以根据to_thread->sp得到该任务的堆栈位置，该堆栈的顶部空间存储了执行该任务时cpu寄存器的值，由此也可推测该部分汇编代码主要完成的就是从sp处恢复cpu寄存器值，并转而执行该任务。其代码如下图3所示，详见注释。

RISC-V

图3 切换至第一个任务

由上注释分析可知，rt_hw_context_switch_to通过传入的sp，恢复cpu寄存器，其中mepc寄存器任务初始化时设置为任务的入口地址，ra寄存器设置为返回地址，其指向公用函数_rt_thread_exit。当mret返回后，pc更新为mepc值，即转向执行任务函数，若其不是一个持续执行的[while(1)]函数，那么其返回至_rt_thread_exit，删除该任务，并切换至其他任务。由此也可理解图2中，最后一句注释“never

come back”的含义了，一旦开始执行任务，pc值被改变，再不会回到调用的地方。

其他RTOS中也有和此汇编函数类似的汇编实现，例如liteOS_M中的HalStartToRun，TencentOS_Tiny中的port_sched_start等。

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