FreeRTOS任务创建、启动调度器、任务切换过程分析——基于Tricore1.6
【任务创建】
1.创建任务控制块TCB
2.为任务申请堆栈空间并将起始地址存到任务控制块中（pxNewTCB->pxStack = pxStack）
3.调用prvInitialiseNewTask()函数
1) 通过NewTCB.pxStack计算栈顶指针pxTopOfStack并将其对齐；
2) 记录任务名和优先级等信息（pxNewTCB->pcTaskName、pxNewTCB->uxPriority...）
3) 调用pxPortInitialiseStack()函数初始化任务堆栈（准确来说是CSA）
从CPU_FCX寄存器中获取空闲CSA的地址并赋给低级上下文指针pulLowerCSA
根据获取到的CSA的链接字找到下一个空闲CSA的地址并赋给高级上下文指针pulUpperCSA
更新CPU_FCX的值，使其指向最新的空闲CSA
对高级上下文CSA进行设置：
清空CSA，即将整个高级上下文CSA的内容都设置为0
将A[10](SP)对应的字设置为之前申请的任务堆栈的栈顶指针pxTopOfStack
将PSW对应的字设置为portSYSTEM_PROGRAM_STATUS_WORD
对低级上下文CSA进行设置：
清空CSA，即整个低级上下文CSA的内容都设置为0
将A[4]对应的字设置为任务参数pvParameters
将A[11](RA)对应的字设置为任务函数地址pxCode
设置低级上下文CSA中的链接字PCXI为高级上下文CSA的地址
将pxTopOfStack的值设置为低级上下文CSA的地址并将其返回
4) 将低级上下文CSA的地址存储到TCB中pxNewTCB->pxTopOfStack = pxPortInitialiseStack( pxTopOfStack, pxTaskCode, pvParameters );
5) 返回任务控制块句柄用于任务删除等操作
4.将创建好的任务添加到任务就绪列表
【启动调度器】
1.设置STM，开启并安装STM中断
2.安装syscall(0)的 trap handler
3.安装通用寄存器GPSR00的中断，用于软件中断
4.初始化SYSCON寄存器和PSW寄存器
5.从当前任务控制块pxCurrentTCB中读取低级上下文CSA的地址并赋给PCXI：_mtcr( CPU_PCXI, *pxCurrentTCB );
6.执行_rslcx指令，该指令从PCX指向的低级上下文CSA中恢复低级上下文（指令执行完后PCX的值更新为该CSA中存储的链接字Link Word，即高级上下文CSA的地址，然后该CSA就被释放到FCX列表中）
7.执行rfe指令，返回到A[11]（RA）存储的返回地址，与此同时恢复高级上下文（二者并行执行）。创建任务时初始化CSA中A[11]对应的值为任务函数的地址，因此执行rfe后就进入了任务函数，也就是启动了第一个任务。
【任务切换】
任务的切换有三种方式：
（1）任务中调用任务切
切换函数：portYIELD()/portYIELD_WITHIN_API()/taskYEILD()
处理器资源：Trap_class6_TIN0
触发方式：_syscall(0)
（2）普通中断中调用任务切换
切换函数：portYIELD_FROM_ISR()/taskYEILD_FROM_ISR()
处理器资源：GPSRx0
触发方式：GPSRx0.B.SETR = 1或INT_SRB0.B.TRIG0 = 1
（3）systick中断中的任务切换
切换函数：在StmISR中进行
处理器资源：SysTimerx
触发方式：SysTimerx COMP0计数器溢出触发中断
以上三种任务切换方式分别对应port.c中的三个中断或陷阱处理函数：prvTrapYield()、prvInterruptYield()、prvSystemTickHandler()。这三个处理函数都执行的操作：
_disable(); //关中断
_dsync();
xUpperCSA = _mfcr( CPU_PCXI ); //获取PCXI寄存器的值
pxUpperCSA = portCSA_TO_ADDRESS( xUpperCSA ); //将PCXI中PCXS和PCXO字段转换成PCX指向的CSA地址
*pxCurrentTCB = pxUpperCSA[ 0 ]; //将PCX当前指向的CSA中的Link Word即下一个CSA的地址存储到当前任务TCB.TopOfStack
vTaskSwitchContext(); //寻找新的任务，更新pxCurrentTCB的值
pxUpperCSA[ 0 ] = *pxCurrentTCB; //将PCX当前指向的CSA的Link Word设置为新任务的CSA地址（低级上下文地址）
SRC_GPSR00.B.SRR = 0;
_isync();
看到这里会产生很多疑问：
（1） 当前任务的低级上下文为什么没有保存？
（2） 为什么存放PCXI值得变量叫做UpperCSA，而不是LowerCSA？
（3） 为什么存储到TCB.TopOfStack的是pxUpperCSA[ 0 ]即当前CSA的Link Word而不是pxUpperCSA的值
（4） 新任务的上下文为什么没有恢复？
（5） 怎么切换到新任务并运行？
经过对中断及陷阱代码的分析，得出如下答案：
（1）当前任务的低级上下文并不是没有保存，只是没有写在中断或陷阱处理函数中，低级上下文的保存操作是在中断或陷阱入口程序中完成的，如下图（入口程序指的是中断或陷阱向量（表）中存储的一段用于向处理函数跳转的代码，详见博文《Tricore系列MCU中断系统的原理》）。在中断入口程序中用bisr指令完成低级上下文的保存，而在陷阱入口程序中用svlcx指令完成低级上下文的保存。
cint_tc29x.c中定义的中断和陷阱入口：
（2）PCX此时指向的确实是一个高级上下文的CSA，因为保存完当前任务的低级上下文后，紧接着用call指令调用了该处理函数，从而发生了高级上下文的自动保存，因此PCX此时指向进入处理函数前的高级上下文CSA。
（3）因为PCX当前指向的是一个高级上下文CSA，后面链接着当前任务的低级上下文CSA和高级上下文CSA，结构为PCX->BeforeHandlerUpperCSA->TaskLowerCSA->TaskUpperCSA，因此TCB.TopOfStack=pxUpperCSA[ 0 ]是将TaskLowerCSA的地址存放到TCB中。上下文保存前后PCX、FCX及CSA列表的状态变化如下图所示。
（4）pxUpperCSA[ 0 ] = *pxCurrentTCB 所做的是将新任务的LowerCSA和UpperCSA链接到BeforeHandlerUpperCSA后面，即PCX->BeforeHandlerUpperCSA->NewTaskLowerCSA->NewTaskUpperCSA，当该中断或陷阱处理函数执行完成后返回时，会自动恢复高级上下文并释放BeforeHandlerUpperCSA到FCX所指向的列表中，此时PCX就指向了新任务的CSA，即PCX->NewTaskLowerCSA->NewTaskUpperCSA，具体过程如下图所示。从处理函数返回后会执行rslcx和rfe指令，分别恢复新任务的低级上下文和高级上下文
（5）执行rfe指令时会从A[11]（RA）寄存器获取返回地址，而此时A[11]的值为新任务的任务函数地址，于是便跳转到了新任务函数。（高级上下文的恢复与向返回地址的跳转是并行的）
以上便是FreeRTOS创建任务、启动调度器、切换任务的整个过程的原理及实现，都是与移植相关的，都涉及到内核架构方面的知识，不容易看懂。
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最后补充一点：在使用iLLD时，中断和陷阱入口程序的定义与cint_tc29x.c不同，因此任务切换的过程也可能有所不同。
陷阱的入口程序的定义与之前所述的基本相同，其定义如下图所示：
这里使用了ji指令进行了直接跳转，因此不自动保存高级上下文，而在钩子函数（内联函数，不属于函数调用，不发生上下文自动保存）中调用了陷阱处理函数prvTrapYield()，因此发生一次高级上下文的自动保存。从prvTrapYield()函数中返回时恢复了该高级上下文，接着执行rslcx和rfe指令恢复新任务的上下文并跳转到任务函数中继续执行。
但中断入口程序的定义有所不同，我们首先从软件管理的中断开始分析，入口程序的定义如下：
将宏IFX_INTERRUPT_INTERNAL展开后得到：
这里在入口处保存了低级上下文，然后使用ji指令直接跳转到了IfxCpu_Irq_intVecTable()函数，该函数中调用了相应的中断处理程序（prvSystemTickHandler或prvInterruptYield），因此产生了一次高级上下文的保存，进入任务切换函数后的处理过程不再赘述。到这里有一个问题：为什么入口程序中没有rslcx和rfe指令？但实际上FreeRTOS能够正常运行。于是开始对程序进行调试，调试的过程中发现编译器自动在IfxCpu_Irq_intVecTable()函数的末尾添加了这两条指令，如图所示：
为什么编译器会自动添加这两条指令呢？通过HighTec编译器的用户手册发现了原因：
这样的话一切就说的通了！
接下来我们再对硬件管理的中断进行分析。硬件管理方式中，中断向量的内容即中断入口程序和软件管理方式是一样的，如下图所示。但不同于软件管理中断的单一中断向量，硬件管理方式下每个中断对应一个中断向量。中断发生时先自动保存高级上下文，然后进入中断入口程序，入口程序首先保存低级上下文，然后直接跳转到中断处理函数，而不像软件管理方式间接通过函数IfxCpu_Irq_intVecTable()进行相应中断处理函数的调用。但是这也导致使用硬件中断时，任务切换函数需要修改，否则会发生上下文保存与恢复上的错误，因为硬件中断是使用ji指令直接跳转到中断处理函数prvSystemTickHandler或prvInterruptYield中的，并没有发生高级上下文的保存，因此CSA、PCX和FCX的状态为PCX->TaskLowerCSA->TaskUpperCSA，与前文中的状态不一致。
