【安富莱】【RTX操作系统教程】第19章 SVC中断方式调用用户函数

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第19章 SVC中断方式调用用户函数

本章节为大家讲解如何采用SVC中断方式调用用户函数。当用户将RTX任务设置为工作在非特权级模式时，任务中是不允许访问特权级寄存器的，这个时候使用SVC中断，此问题就迎刃而解了。

本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407。

19.1 SVC中断

19.2 RTX中SVC中断方式调用函数方法

19.3 实验例程说明

19.4 总结

19.1 SVC中断
19.1.1 SVC功能介绍

SVC用于产生系统函数的调用请求。例如，操作系统通常不让用户程序直接访问硬件，而是通过提供一些系统服务函数，让用户程序使用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。因此，当用户程序想要控制特定的硬件时，它就要产生一个SVC异常，然后操作系统提供的SVC异常服务例程得到执行，它再调用相关的操作系统函数，后者完成用户程序请求的服务。

SVC这种“提出要求——得到满足”的方式很好:

（1）它使用户程序从控制硬件的繁文缛节中解脱出来，而是由OS负责控制具体的硬件。

（2）OS的代码可以经过充分的测试，从而能使系统更加健壮和可靠。

（3）它使用户程序无需在特权级下执行，用户程序无需承担因误操作而瘫痪整个系统的风险。

（4）通过SVC的机制，还让用户程序变得与硬件无关，因此在开发应用程序时无需了解硬件的操作细节，从而简化了开发的难度和繁琐度，并且使应用程序跨硬件平台移植成为可能。开发应用程序唯一需要知道的就是操作系统提供的应用编程接口（API），并且在了解了各个请求代号和参数表后，就可以使用SVC来提出要求了（事实上，为使用方便，操作系统往往会提供一层封皮，以使系统调用的形式看起来和普通的函数调用一致。各封皮函数会正确使用SVC指令来执行系统调用）。其实，严格地讲，操作硬件的工作是由设备驱动程序完成的，只是对应用程序来说，它们也相当于操作系统的一部分。如下图所示：

SVC异常通过执行”SVC”指令来产生。该指令需要一个立即数，充当系统调用代号。SVC异常服务例程稍后会提取出此代号，从而获知本次调用的具体要求，再调用相应的服务函数。例如，

SVC 0x3 ; 调用3号系统服务

在SVC服务例程执行后，上次执行的SVC指令地址可以根据自动入栈的返回地址计算出。找到了SVC指令后，就可以读取该SVC指令的机器码，从机器码中萃取出立即数，就获知了请求执行的功能代号。如果用户程序使用的是PSP，服务例程还需要先执行MRS Rn, PSP指令来获取应用程序的堆栈指针。通过分析LR的值，可以获知在SVC指令执行时，正在使用哪个堆栈。

注意，我们不能在SVC服务例程中嵌套使用SVC指令（事实上这样做也没意义），因为同优先级的异常不能抢占自身。这种作法会产生一个用法fault。同理，在NMI服务例程中也不得使用SVC，否则将触发硬fault。

19.1.2 SVC触发方式

SVC的异常号是11，支持可编程。SVC异常可以由SVC指令来触发，也可以通过NVIC来软件触发（通过寄存器NVIC->StiR触发软中断）。这两种方式触发SVC中断有一点不同：软件触发中断是不精确的，也就是说，抢占行为不一定会立即发生，即使当时它没有被掩蔽，也没有被其它ISR阻塞，也不能保证马上响应。这也是写缓冲造成的，会影响到与操作NVIC STIR相临的后一条指令：如果它需要根据中断服务的结果来决定如何工作（如条件跳转），则该指令可能会误动作——这也可以算是紊乱危象的一种表现形式。为解决这个问题，必须使用一条DSB指令，如下例所示：

MOV R0,#SOFTWARE_INTERRUPT_NUMBER

LDRR1,=0xE000EF00 ; 加载NVIC软件触发中断寄存器的地址

STR R0, [R1] ; 触发软件中断

DSB ; 执行数据同步隔离指令

...

但是这种方式还有另一种隐患：如果欲触发的软件中断被除能了，或者执行软件中断的程序自己也是个异常服务程序，软件中断就有可能无法响应。因此，必须在使用前检查这个中断已经在响应中了。为达到此目的，可以让软件中断服务程序在入口处设置一个标志。而SVC要精确很多，SVC指令后，只要此时没有其它高优先级的异常也发生了，SVC中断服务程序可以得到立即执行。

19.1.3 SVC的使用

SVC是用于呼叫OS所提供的API（RTX是采用的这种方式）。用户程序只需知道传递给OS的参数，而不必知道各API函数的地址。SVC指令带一个8位的立即数，可以视为是它的参数，被封装在指令本身中，如：

SVC 3 ;呼叫3号系统服务

则3被封装在这个SVC指令中。因此在SVC服务例程中，需要读取本次触发SVC异常的SVC指令，并提取出8位立即数所在的位段，来判断系统调用号。

19.1.4 RTX使用的SVC中断服务号

SVC的0号系统服务被RTX系统占用，即SVC 0，用户只能使用从1开始的服务号。而且用户使用的时候一定要保证从1开始，连续递增使用，范围1 – 255。

硬汉Eric2013 · 2016-2-3 17:15:16

19.2 RTX中SVC中断方式调用函数方法

用户实现SVC中断方式调用函数方法如下（下面以添加两个SVC中断为例）：

第1步：添加SVC_Table.s文件。

我们在前面讲解RTX的源码移植方式时这个文件已经加上。

第2步：使用属性__svc(x)声明函数，x从1开始，范围1-255。函数名随便命名，但是x的数值一定要保证是连续递增的。

void __svc(1) SVC_1_FunCall(uint8_t _arg1, uint16_t _arg2, uint32_t _arg3, uint64_t *_arg4);
void __svc(2) SVC_2_FunCall(void);

复制代码

第3步：写上面两个函数的实际代码，并将函数名更改成__SVC_x格式（统一改成这种命名方式是为了跟RTX系统的调用方式__SVC_0统一），x是从1开始，范围1-255。上面声明的两个函数不要动，这里修改的是实际函数名。另外用户可以根据需要加上中断开关操作，因为SVC中断可以被其它高优先级的中断抢占。

/*

******************************************************************************************************

* 函数名: __SVC_1和__SVC_2系统服务号

* 功能说明: 被SVC中断所调用的__SVC_1和__SVC_2

* 形参:无

* 返回值: 无

******************************************************************************************************

*/

//这里的__SVC_1就是函数SVC_1_FunCall

void __SVC_1(uint8_t _arg1, uint16_t _arg2,uint32_t _arg3, uint64_t *_arg4)

{

__disable_irq();

printf("_arg1= %drn", _arg1);

printf("_arg2= %drn", _arg2);

printf("_arg3= %drn", _arg3);

printf("_arg4= %lldrn", *_arg4);

__enable_irq();

}

//这里的__SVC_2就是函数SVC_2_FunCall

void __SVC_2(void)

{

__disable_irq();

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

__enable_irq();

}

第4步：将定义的两个函数添加到SVC_Table.s文件里面

首先使用IMPORT命令声明下，类似C语言中的extern。然后添加到SVC_Table列表下，整体添加后的效果如下（红色字体是用户添加的）：

AREA SVC_TABLE, CODE, READONLY

EXPORT SVC_Count

SVC_Cnt EQU (SVC_End-SVC_Table)/4

SVC_Count DCD SVC_Cnt

; Import user SVC functions here.

IMPORT __SVC_1

IMPORT __SVC_2

EXPORT SVC_Table

SVC_Table

; Insert user SVC functions here. SVC 0 used byRTL Kernel.

DCD __SVC_1 ; user SVC function

DCD __SVC_2 ;user SVC function

SVC_End

END

至此，RTX中SVC中断的调用就实现了。实际应用的时候，用户只需调用函数SVC_1_FunCall和SVC_1_FunCall即可，这两个函数就是在SVC中断里面实现的。

板凳

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硬汉Eric2013 · 2016-2-3 17:42:59

19.4 总结

本章节主要大家讲解了如何采用SVC中断方式调用用户函数，更多SVC中断方面的知识可以看Cortex-M3或者M4权威指南。

Benj · 2016-2-22 10:17:15

谢谢分享

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