第19章 SVC中断方式调用用户函数

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。

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）：
u  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。
u  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。
复制代码
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);

u  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。
复制代码
/*
******************************************************************************************************
*    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）：
复制代码
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 by RTL Kernel.
               DCD     __SVC_1                 ; user SVC function
               DCD     __SVC_2                 ; user SVC function
SVC_End
                END

u  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。

19.3   实验例程说明

19.3.1     STM32F103开发板实验

配套例子：
    V4-419_RTX实验_SVC中断方式调用用户函数
实验目的：
    1.     学习SVC中断方式调用用户函数
实验说明：
    1.     RTX支持配置所有任务工作特权级模式或者用户模式，宏配置在文件RTX_Conf_CM.c文件里面
      #defineOS_RUNPRIV     0
      配置为0的话，任务工作在用户级，配置为1的话，任务工作在特权级。本实验配置为0，所有任务都工作在用户级模式。
    2.     本实验演示SVC中断号调用方法。
      SVC指令带一个8位的立即数（范围0-255），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
       SVC0被RTX系统所使用了，用户只能使用从1开始的服务号。用户使用的时候一定要保证从1开始，而且需要连续的使用。实验中使用了SVC 1和SVC 2。
实验内容：
     1.K1按键按下，串口打印。
     2.K2键按下，向消息邮箱发送数据。任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。
     3.K3键按下，调用SVC的1号系统服务。
     4.摇杆OK键按下，任务运行在非特权级，调用SVC的2号系统服务，可以在中断中设置NVIC。
     5.各个任务实现的功能如下：
        AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
        AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
        AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的消息邮箱数据。
        AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

RTX配置：
    RTX配置向导详情如下：
u  Task Configuration
l Number of concurrent running tasks
    允许创建4个任务，实际创建了如下四个任务：
                     AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
                     AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
                     AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的消息邮箱数据。
                     AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
l Number of tasks with user-provided stack
    创建的4个任务都是采用自定义堆栈方式。
l Run in privileged mode
    设置任务运行在非特权级模式

RTX任务调试信息：

程序设计：
u  任务栈大小分配：
    staticuint64_t AppTaskUserIFStk[512/8];   /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskLEDStk[256/8];      /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskMsgProStk[512/8];  /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskStartStk[512/8];     /* 任务栈 */
       将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的，8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话，部分C语言库函数，浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。
u  系统栈大小分配：

RTX初始化：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{  
     /* 初始化外设 */
     bsp_Init();
   
     /* 创建启动任务 */
     os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
                       4,                        /* 任务优先级 */
                       &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
                       sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
     while(1);
}

RTX任务创建：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppTaskCreate
*    功能说明: 创建应用任务
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate (void)
{
     HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF,             /* 任务函数 */
                                           1,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskUserIFStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
   
     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
                                        2,                       /* 任务优先级 */
                                        &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
                                        sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
   
     HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro,             /* 任务函数 */
                                           3,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskMsgProStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
}

消息邮箱的创建：
复制代码
#define PoolBlocks           10
#define PoolPerBlockSize     8
/* 声明一个支持10个消息的消息邮箱 */
os_mbx_declare (mailbox, 10);
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: AppObjCreate
*    功能说明: 创建任务通信机制
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppObjCreate (void)
{
     /* 创建消息邮箱 */
      os_mbx_init (&mailbox, sizeof(mailbox));
   
}

SVC中断函数的创建：
复制代码
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);
/*
*********************************************************************************************************
*    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
*********************************************************************************************************
*/
void __SVC_1(uint8_t _arg1, uint16_t _arg2, uint32_t _arg3, uint64_t *_arg4)
{
     /*
         1. 实际应用不要在SVC中断中调用串口打印，太影响实时性，这里仅仅是为了演示
         2. 根据需要做开关中断操作。
     */
     __disable_irq();
     printf("_arg1 = %drn", _arg1);
     printf("_arg2 = %drn", _arg2);
     printf("_arg3 = %drn", _arg3);
     printf("_arg4 = %lldrn", *_arg4);
     __enable_irq();
}
                  
void __SVC_2(void)
{
     /*
         1. 根据需要做开关中断操作。
         2. 本实验所有任务都是工作在非特权级，中断函数都是运行在特权级的，此函数是在SVC中断里面运行。
            所以可以在此中断中设置NVIC分组。
     */
     __disable_irq();
     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
     __enable_irq();
}

SVC_Table.s文件中SVC中断的设置（红色字体是需要用户添加的）：
复制代码
void __svc(1) SVC_1_FunCall(uint8_t _arg1, uint16_t _arg2, uint32_t _arg3, uint64_t *_arg4);
                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 by RTL Kernel.
               DCD     __SVC_1                 ; user SVC function
               DCD     __SVC_2                 ; user SVC function
SVC_End
                END

19.3.2     STM32F407开发板实验

配套例子：
    V5-419_RTX实验_SVC中断方式调用用户函数
实验目的：
     1.     学习SVC中断方式调用用户函数
实验说明：
     1.     RTX支持配置所有任务工作特权级模式或者用户模式，宏配置在文件RTX_Conf_CM.c文件里面
         #defineOS_RUNPRIV     0
         配置为0的话，任务工作在用户级，配置为1的话，任务工作在特权级。本实验配置为0，所有任务都工作在用户级模式。
     2.     本实验演示SVC中断号调用方法。
       SVC指令带一个8位的立即数（范围0-255），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
        SVC0被RTX系统所使用了，用户只能使用从1开始的服务号。用户使用的时候一定要保证从1开始，而且需连续的使用。实验中使用了SVC 1和SVC 2。
实验内容：
    1.K1按键按下，串口打印。
    2.K2键按下，向消息邮箱发送数据。任务AppTaskMsgPro接收到消息后进行消息处理。
    3.K3键按下，调用SVC的1号系统服务。
    4.摇杆OK键按下，任务运行在非特权级，调用SVC的2号系统服务，可以在中断中设置NVIC。
     5.各个任务实现的功能如下：
      AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
      AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
      AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的消息邮箱数据。
      AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

RTX配置：
    RTX配置向导详情如下：
u  Task Configuration
l Number of concurrent running tasks
    允许创建4个任务，实际创建了如下四个任务：
                     AppTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
                     AppTaskLED任务     ：LED闪烁。
                     AppTaskMsgPro任务 ：消息处理，等待任务AppTaskUserIF发来的消息邮箱数据。
                     AppTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
l Number of tasks with user-provided stack
     创建的4个任务都是采用自定义堆栈方式。
l Run in privileged mode
    设置任务运行在非特权级模式

RTX任务调试信息：

程序设计：
u  任务栈大小分配：
    staticuint64_t AppTaskUserIFStk[512/8];   /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskLEDStk[256/8];      /* 任务栈*/
    staticuint64_t AppTaskMsgProStk[512/8];  /* 任务栈 */
    staticuint64_t AppTaskStartStk[512/8];     /* 任务栈 */
      将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的，8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话，部分C语言库函数，浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。
u  系统栈大小分配：

RTX初始化：
复制代码
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{  
     /* 初始化外设 */
     bsp_Init();
   
     /* 创建启动任务 */
     os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
                       4,                        /* 任务优先级 */
                       &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
                       sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
     while(1);
}