ysyx学习：移植rt-thread

OS中的上下文切换

上一期我们搞懂了yield-os.c的原理如何，我们理解玩上下文切换的核心细节之后，我们可以把这些原理迁移到RT-Thread这个更大的操作系统中。

RT-Thread中有两个抽象层, 一个是BSP(Board Support Package), 另一个是libcpu。

负责把 RT-Thread 的线程结构（PCB）和抽象机器（AM）的上下文切换接口连接起来：调用处把目标/来源上下文地址临时放到线程的 user_data，触发 yield()，AM 回调读出这些信息并完成实际的上下文切换；另外还准备线程首次运行时的栈/参数（通过 kcontext）。

对于上下文的创建，需要先实现rt_uint8_t *rt_hw_stack_init(void *tentry, void *parameter, rt_uint8_t *stack_addr, void *texit)函数。

复制代码

rt_uint8_t* rt_hw_stack_init(void* tentry, void* parameter, rt_uint8_t* stack_addr, void* texit) {

    stack_addr = (rt_uint8_t*)(((uintptr_t)stack_addr + sizeof(uintptr_t) - 1) & ~(sizeof(uintptr_t) - 1));

    stack_addr -= sizeof(temp_args); 
    temp_args* args = (temp_args*)stack_addr; // 在栈上保存 入口 参数 出口 等信息

    // 设置参数
    args->tentry = (void (*)(void*))tentry;   // tentry是"接受一个 void* 参数、返回 void 的函数指针"
    args->parameter = parameter;
    args->texit = (void (*)(void))texit;      // texit是"不接受参数、返回 void 的函数指针"

    rt_uint8_t* c = (rt_uint8_t*)kcontext((Area){ stack_addr - sizeof(Area) , stack_addr }, (void*)wrap, args);

    return c;
}

一开始先对齐，然后拉出栈的位置，在栈上保存入口参数出口等信息，然后使用kcontext函数(详情见之前的随笔)，将控制状态寄存器mepc设置为函数的地址，当你执行mret指令的时候就会跳转到该函数中去，因此会跳转到wrap中，附带参数args。

这个wrap()函数如下,这个是包裹函数，讲义中提到让包裹函数来调用tentry, 并在tentry返回后调用texit，T-Thread会保证代码不会从texit中返回，因此我这个代码这么写。

执行入口函数，并附带上参数，执行完之后执行退出函数。

复制代码

void wrap(temp_args* args) {
    args->tentry(args->parameter);
    args->texit();

    // 不应该执行于此，RT-Thread会保证代码不会从texit中返回
    while (1);
}

接下来来看main函数，main函数代码如下：

复制代码

int main() {
  ioe_init();
#ifdef __ISA_NATIVE__
  // trigger the real initialization of IOE to
  // perform SDL initialization int this main thread with large stack
  io_read(AM_TIMER_CONFIG);
#endif
  extern void __am_cte_init();
  __am_cte_init();
  extern int entry(void);
  entry();
  return 0;
}

先初始化一下ioe外设，在调用__am_cte_init()函数初始化cte。

复制代码

void __am_cte_init() {
  cte_init(ev_handler); 
}

意思就是把__am_asm_trap赋值给mtvec，方便后面ecall的时候直接跳进去__am_asm_trap函数。

然后把ev_handler函数注册进回调函数中。

ev_handler函数如下：定义一个当前的线程，可以通过rt_thread_self()这个函数获取当前线程，再使用这个线程中的user_data，可以用current->user_data来使用他，为什么用这个呢，因为这个user_data它用于存放线程的私有数据, 这意味着RT-Thread中调度相关的代码必定不会使用这个成员, 因此它很适合我们用来传递from和to的信息，这里的from是当前线程，这个to是你要跳往的线程，这里的ev_handler是回调函数，当系统陷入yield的时候，执行完一些列操作(看以前的随笔)后会执行这个回调函数了。这个函数主要作用就是把当前上下文保存到from中然后利用to作为下一个上下文进行跳转。

复制代码

static Context* ev_handler(Event e, Context* c) {
    rt_thread_t current;
    rt_ubase_t* para;

    switch (e.event) {
        case EVENT_YIELD:
            current = rt_thread_self();
            para = (rt_ubase_t*)current->user_data;

            rt_ubase_t from = para[0];
            rt_ubase_t to = para[1];

            if (from) {
                *((Context**)from) = c; //保存上下文到from中
            }
            c = *(Context**)to;  // 返回to作为下一个上下文
            break;
        case EVENT_IRQ_TIMER:
            return c;
        default:
            printf("Unhandled event ID = %d\n", e.event);
            assert(0);
    }

    return c;
}

具体怎么上下文的切换呢，看这两个函数void rt_hw_context_switch_to(rt_ubase_t to)//切换到to的上下文
void rt_hw_context_switch(rt_ubase_t from, rt_ubase_t to)//切换到to的上下文，又要保存当前上下文到from上。

复制代码

void rt_hw_context_switch_to(rt_ubase_t to) {
    rt_ubase_t data[2];
    rt_thread_t current = rt_thread_self();
    rt_ubase_t temp_ud = current->user_data;   //保存原来的 from 和 to

    data[1] = to;
    current->user_data = (rt_ubase_t)data;
    
    yield();

    current->user_data = temp_ud;
}

void rt_hw_context_switch(rt_ubase_t from, rt_ubase_t to) {
    rt_ubase_t data[2];
    rt_thread_t current = rt_thread_self();
    rt_ubase_t temp_ud = current->user_data;   //保存原来的 from 和 to

    data[0] = from;
    data[1] = to;

    current->user_data = (rt_ubase_t)data;

    yield();

    current->user_data = temp_ud;
}

这两个函数实现起来基本差不多，使用刚刚的user_data保存完from和to之后将，切换线程，然后切换完之后再将原先的user_data数据还回去。

然后启动rt-thread，成功！！！

但是很奇怪，我每次输入完一行命令，下次那一行命令会多一个/>，之前貌似不会，不知道改了什么之后就会了。