韦东山老师 RTOS 入门课程
课程链接：韦东山直播公开课：RTOS实战项目之实现多任务系统 第1节：裸机程序框架和缺陷_哔哩哔哩_bilibili
RTOS 介绍
裸机：固定顺序执行。
中断：可以一直专心做循环里的事情，直到触发中断。也可以中断里设立 flag 在循环里检测执行，防止中断超时。
定时器：太多个任务的时候不适合说都用中断。可以用定时器，设定不同任务的执行频率，比如 A 1ms 执行一次，B 2ms 执行一次…… 但是相互之间会有影响，比如 A 卡住了会影响 B。
还有一种解决办法是状态机。每个函数设定几个状态，每次执行一部分状态后保留当前状态退出，下次进入的时候继续执行。
状态机有四大概念：状态，事件，动作，变换。
状态就是不同的状态。
事件是执行某个操作的触发条件，比如门开状态我发起关门事件，门关事件我发起开门事件。
动作是由事件触发额具体行为。
变换是状态之间的切换。
状态机忒麻烦而且也没有那么优。
RTOS 比如可以设定每个程序按一定时间片执行，到时间自己切换，不用自己写状态机那么复杂。而且现在 RTOS 生态比较好（特别是 rt-thread），而且大多数开发都需要 RTOS 。其实用了 RTOS 反而更简单。
ARM 基础
程序是什么？
运行程序时，先把程序烧录到 flash 文件中，数据放入 RAM 中（可变），CPU 读指令取数据写数据。RAM 中的数据是拿到了 CPU 的寄存器中。
这里我们重点关注6条 arm 指令即可。
- 读指令。
LDR R0,[R1,#4]，指明了 rd, rs, length。LDR 是固定取 4B，从 R1+4 地址取。 - 写指令。
STR R0,[R1,#4]。 - 加减。
ADD R0,R1,R2ADD R0,R0,#1SUB R0,R1,R2 - 比较。
CMP R0,R1结果存在 PSR 中。 - 跳转
B BL，BL 是跳转后还保存返回地址。
分析C的汇编码，理解程序
用一个很简单的程序来举例，Keil 进入调试模式后可以看到对应代码的汇编码。
首先通过 PUSH 指令自动压栈 r3 lr 并修改 sp 指针，保存 r3 寄存器和函数返回地址
第二句令 r0 = a 的地址。
第三句根据地址取出 a 的值存入 r0.
第四句 r0 的值存入栈0的位置，因为刚才压栈后，栈中从高到低分别存了 lr r3，也就是说r0 实际上是把数据存入栈中 r3 的位置，r3 入栈是在栈中占了一个栈中的位。
然后出栈，lr 赋值给 pc 以供函数返回，r3 获取到栈中写入的值。
再看第二个程序：
int add_val(int *pa, int *pb)
{
volatile int tmp;
tmp = *pa;
tmp += *pb;
return tmp;
}
int mymain()
{
volatile int a = 1;
volatile int b = 2;
volatile int c;
c = add_val(&a, &b);
return 0;
}
汇编得到的代码（在 .dis 文件中）：
i.mymain
mymain
0x08000372: b50e .. PUSH {r1-r3,lr}
0x08000374: 2001 . MOVS r0,#1
0x08000376: 9002 .. STR r0,[sp,#8]
0x08000378: 2002 . MOVS r0,#2
0x0800037a: 9001 .. STR r0,[sp,#4]
0x0800037c: a901 .. ADD r1,sp,#4
0x0800037e: a802 .. ADD r0,sp,#8 ;传参
0x08000380: f7ffffca .... BL add_val ; 0x8000318
0x08000384: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08000386: 2000 . MOVS r0,#0
0x08000388: bd0e .. POP {r1-r3,pc}
0x0800038a: 0000 .. MOVS r0,r0
i.add_val
add_val
0x08000318: b508 .. PUSH {r3,lr}
0x0800031a: 4602 .F MOV r2,r0
0x0800031c: 6810 .h LDR r0,[r2,#0]
0x0800031e: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08000320: 6808 .h LDR r0,[r1,#0]
0x08000322: 9b00 .. LDR r3,[sp,#0]
0x08000324: 4418 .D ADD r0,r0,r3
0x08000326: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08000328: 9800 .. LDR r0,[sp,#0]
0x0800032a: bd08 .. POP {r3,pc}
可见几个函数参数 r0 r1… 来传入，超过 r3 的一般压栈，这是一个约定俗成的标准，直接传入的参数不超过4个。
参数问题，我们再尝试第二个代码：传入4个参数的 add。
程序：
int add_val(int a, int b, int c, int d)
{
return a+b+c+d;
}
int mymain()
{
volatile int a = 1;
volatile int b = 2;
volatile int c = 3;
volatile int d = 4;
volatile int sum;
sum = add_val(a,b,c,d);
return 0;
}
i.mymain
mymain
0x0800036a: b500 .. PUSH {lr}
0x0800036c: b085 .. SUB sp,sp,#0x14
0x0800036e: 2001 . MOVS r0,#1
0x08000370: 9004 .. STR r0,[sp,#0x10]
0x08000372: 2002 . MOVS r0,#2
0x08000374: 9003 .. STR r0,[sp,#0xc]
0x08000376: 2003 . MOVS r0,#3
0x08000378: 9002 .. STR r0,[sp,#8]
0x0800037a: 2004 . MOVS r0,#4
0x0800037c: 9001 .. STR r0,[sp,#4]
0x0800037e: e9dd3201 ...2 LDRD r3,r2,[sp,#4]
0x08000382: e9dd1003 .... LDRD r1,r0,[sp,#0xc]
0x08000386: f7ffffc7 .... BL add_val ; 0x8000318
0x0800038a: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x0800038c: 2000 . MOVS r0,#0
0x0800038e: b005 .. ADD sp,sp,#0x14
0x08000390: bd00 .. POP {pc}
0x08000392: 0000 .. MOVS r0,r0
存入 lr r3 r2 r1 r0 后，从低到高地址加载 r3 r2 r1 r0（大概是因为输入入栈顺序和函数参数顺序是反的），然后跳转。
i.add_val
add_val
0x08000318: b510 .. PUSH {r4,lr}
0x0800031a: 4604 .F MOV r4,r0
0x0800031c: 1860 `. ADDS r0,r4,r1
0x0800031e: 4410 .D ADD r0,r0,r2
0x08000320: 4418 .D ADD r0,r0,r3
0x08000322: bd10 .. POP {r4,pc}
这里涉及到了函数中的寄存器保护。最近在看 MIPS 的体系结构，那里面是分了不同的寄存器（t，s，a……）arm 也是有不同作用之分。
r0-r3 传参。r13 sp，r14 lr，r15 pc。
传参的三个函数随意使用，无需保护，返回的时候值不同了也没关系。r4-r11 也可以用，但是得保存和恢复。上例中 add 函数就使用了 r4.
比如，如果代码改为：
int add_val(int a, int b, int c, int d)
{
// 故意使用R4
register int sum asm("r4");
sum = a+b+c+d;
return sum;
}
汇编：
i.add_val
add_val
0x08000318: b530 0. PUSH {r4,r5,lr}
0x0800031a: 4604 .F MOV r4,r0
0x0800031c: 1865 e. ADDS r5,r4,r1
0x0800031e: 4415 .D ADD r5,r5,r2
0x08000320: 18e8 .. ADDS r0,r5,r3
0x08000322: bd30 0. POP {r4,r5,pc}
r5 相当于中间计算结果，他和 r4 都要回复。
中断处理
保存现场-处理中断-还原现场，继续源程序执行。要保存哪些寄存器？
-
首先参数寄存器要存，不然函数还没处理参数呢来个中断参数丢了。
-
r4-r11 要保存，不然函数还没压栈保存呢这些丢了找不回来了，没法还原了。
-
lr 要保存，一样道理，没压栈的时候 lr 被修改了就没法跳转回原位置了。
实际上，发生中断的一瞬间所有寄存器都要存！
我们调用的 c 中断处理函数只能保证 r4-r11 不被破坏，所以如果想保证所有寄存器都能被保存，调用 c 函数之前就要保存。硬件自动保存其他寄存器.
恢复的时候也是硬件自动恢复其他寄存器，c 函数保证恢复 r4-r11.
硬件要保存的寄存器有 r0-r3，r12，lr，当前中断返回位置。一个典型的误区是，lr 不就是当前中断返回位置吗？ 并不是。比如 main 函数调用 A 函数，A 函数执行到一半发生了中断，这时 lr 里的值是 A 函数返回到 main 函数所需的位置地址，中断返回到 A 函数的地址需要再单独保存。
