強制切換 (Preemptive)
時間中斷 (TimerInterrupt)
在上一章的 《MultiTask 切換》 主題中， mini-arm-os 完成了一個《協同式多工》的系統。透過 kernel 與 task1, task2 之間的相互禮讓，讓整個多工系統得以持續進行切換。
但是要完成一個真正的多工系統，必須要能強制處理那些《霸佔 CPU》的 task ，讓 OS 與其他 task 不至於被設計不良或惡意的 task 卡住，這時就需要《時間中斷》的配合。
因此 mini-arm-os 第五單元的 hello.c 當中，就展示了一個簡易的《時間中斷》範例 05-TimerInterrupt ，這個範例透過設定 systick_handler 中斷，並設定 *SYSTICK_LOAD = 7200000 讓系統能在每隔一段時間就觸發一次時間中斷，然後印出 Interrupt from System Timer 的訊息到螢幕上，以便確認《時間中斷》是真的有被觸發的。
void main(void)
{
usart_init();
print_str("Hello world!\n");
/* SysTick configuration */
*SYSTICK_LOAD = 7200000;
*SYSTICK_VAL = 0;
*SYSTICK_CTRL = 0x07;
while (1); /* wait */
}
void __attribute__((interrupt)) systick_handler(void)
{
print_str("Interrupt from System Timer\n");
}
當然、這個時間中斷的函數必須要被塞到中斷向量表當中，才能夠有效地在時間到的時候引發中斷，這段程式碼在 startup.c 當中。
...
__attribute((section(".isr_vector")))
uint32_t *isr_vectors[] = {
(uint32_t *) &_estack, /* stack pointer */
(uint32_t *) reset_handler, /* code entry point */
(uint32_t *) nmi_handler, /* NMI handler */
(uint32_t *) hardfault_handler, /* hard fault handler */
(uint32_t *) memmanage_handler, /* mem manage handler */
(uint32_t *) busfault_handler, /* bus fault handler */
(uint32_t *) usagefault_handler, /* usage fault handler */
0,
0,
0,
0,
(uint32_t *) svc_handler, /* svc handler */
0,
0,
(uint32_t *) pendsv_handler, /* pendsv handler */
(uint32_t *) systick_handler /* systick handler */
};
...
強制 Task 切換
學會《時間中斷》之後，就可以整合原本的 MultiTask 功能，為那個會被惡意霸占的《協同式多工》系統，加上時間中斷的功能，讓惡霸型 task 無法永遠霸佔 CPU 了。
於是、在下列兩個 task 當中，就不需要一直用 syscall 去把控制權交還給主程式 main (kernel)，而是改用 delay(1000) 這樣霸道的函數，整個系統也不會因此而真的掛在那裏一整秒不動，而是能在 kernel, task1, task2 之間切換來切換去了。
void task1_func(void)
{
print_str("task1: Created!\n");
print_str("task1: Now, return to kernel mode\n");
syscall();
while (1) {
print_str("task1: Running...\n");
delay(1000);
}
}
void task2_func(void)
{
print_str("task2: Created!\n");
print_str("task2: Now, return to kernel mode\n");
syscall();
while (1) {
print_str("task2: Running...\n");
delay(1000);
}
}
...
void delay(volatile int count)
{
count *= 50000;
while (count--);
}
小結
至此、 mini-arm-os 的雛型基本上已經完成了，剩下的就是讓程式更完整，像是支援 malloc 的記憶體管理的功能等等，這就是後面的 [07-Threads] 單元的任務了。