如何从 IRQ 模式将用户堆栈指针的值保存到变量中

Question

我正在尝试为 ARM 处理器构建简单且小型的抢占式操作系统（用于试验 ARM 架构）。

我的 TCB 具有指向正确线程堆栈的指针，我正在我的 dispatch() 方法中更新/读取该堆栈 - 像这样（混合 C 和汇编

asm("
  ldr r5, =oldSP
  ldr sp, [r5]
");
myThread->sp = oldSP;
myThread = getNewThread();
newSP = myThread->sp
asm("
  ldr r5, =newSP
  str sp, [r5]
");

）我从用户模式（显式调用）调用此 dispatch() ，一切正常 - 线程正在丢失并按其应有的方式获取处理器。

但是，我正在尝试构建抢占式操作系统，因此我需要计时器 IRQ 来调用调度 - 这就是我的问题 - 在 irq 模式下，r13_usr 寄存器是隐藏的，因此我无法访问它。我也无法更改为 SVC 模式 - 它也隐藏在那里。

我看到的一种解决方案是切换到用户模式（在我输入调度方法之后），更新/更改 sp 字段并切换回 irq 模式以继续我离开的地方。这可能吗？

另一个解决方案是尝试不要再次进入 IRQ 模式 - 我只需要处理硬件事务（在定时器外围设置适当的状态位），调用dispatch()（仍然处于 irq 模式），其中我将屏蔽定时器中断，更改为用户模式，进行上下文切换，取消屏蔽定时器中断并继续。恢复的线程应在其暂停处继续（在进入 IRQ 之前）。这是正确的吗？ （如果在中断时，处理器将 r4-r11 和 lr 推入用户堆栈，这应该是正确的，但我认为我在这里错了......）

谢谢。

Answer 1

我想我可能在这里回答了类似的问题：“ARM - 从管理员模式访问 R13 和 R14”

在您的情况下，只需使用“IRQ 模式”而不是“管理员模式”，但我认为同样的原则也适用。

长&除此之外，如果你从IRQ切换到用户模式，那就是一扇单向陷阱门，你不能简单地在软件控制下切换回IRQ模式。

但是通过操纵 CPSR 并切换到系统模式，您可以获得 r13_usr，然后切换回之前的模式（在您的情况下为 IRQ 模式）。

Answer 2

通常，您在启动时设置所有这些，各种堆栈寄存器，处理程序等。如果有理由进入用户模式并退出它，您可以从用户模式使用 swi 并让 swi 处理程序执行任何操作你想在用户模式或任务切换到 svc 模式处理程序或类似的东西。

Answer 3

您使用哪种 ARM 变体？在像 Cortex_M3 这样的现代变体上，您有 MRS/MSR 指令。这样，您可以通过将 MSP 和 PSP 寄存器移入/移出通用寄存器来访问它们。

CMSIS 甚至将 __get_MSP() 和 __get_PSP() 以及它们的 __set[...] 对应项定义为 C 函数。

编辑：这似乎仅适用于 Thumb-2。抱歉产生噪音。