多任务系统中的堆栈使用

BMRTECH2017

在使用μC/OS的多任务应用程序中，main()启动后首先使用系统C栈，在OS启动后使用任务栈。

基于μC/OS-II或μC/OS-III编写应用代码时，用户必须为每个任务声明一个堆栈，用于任务运行现场及保存任务上下文(CPU寄存器)。在多任务处理开始之前执行的C代码将使用C栈。只有当应用程序的第一个任务开始运行时，栈才会从C栈中转移到任务栈。

不同的微控制器栈的实现也不同，许多32位处理器支持多个栈。例如，ARM Cortex-M内核有两个栈指针，分别指向主栈和进程栈。在基于μC/OS-III的应用中，多任务开始前使用主堆栈，其空间为链接命令文件中定义的堆栈区域。当应用程序调用OSStart()函数启动多任务时，进程堆栈指针被设置为第一个任务堆栈的栈顶地址，并修改控制寄存器，使任务开始运行时使用该堆栈。同时，主堆栈指针被用来指向μC/OS-III的中断堆栈OSCfg_ISRStk[]。后续多任务系统运行过程中，此堆栈将专门用于中断和异常处理程序。多任务启动后，C堆栈会丢失，导致嵌入式应用中可用的RAM量减少，在资源有限的应用中，可以重用C堆栈空间，用于任务堆栈，具体实现可以参考文章：技术小课堂| µC/OS-III的应用中CSTACK重用

由于main()对C堆栈的依赖，必须确保为这个堆栈留出足够的空间。如上所述，µC/OS-III用户还必须知道OSCfg_ISRStk[]栈的大小。OSCfg_ISRStk[]是一个数组，类似于任务堆栈，其大小由内核配置常量OS_CFG_ISR_STK_SIZE决定。另一方面，C堆栈的大小通常直接提供给链接器，因此在不同开发环境中对该堆栈进行更改的方法是不一样的。

在Segger Embedded Studio中，Cortex-M的应用中main()使用的堆栈通常被命名为stack，可以通过工程options菜单进行堆栈配置，无需直接更改链接器文件。

如果基于μC/OS-III官方示例工程开发，通常不需要修改C栈的大小。这些工程已为main()的执行分配了足够的空间。不过，中断堆栈大小的定义OS_CFG_ISR_STK_SIZE可能需要进行一些调整。对于使用独立中断堆栈的应用，如果不在中断处理程序增加复杂的函数调用，示例的默认大小即可满足需求。

基于μC/OS构建的系统在main()运行过程中依赖C堆栈，一旦调用OSStart()后，系统就切换到任务堆栈，以便开始多任务处理。