ARM-Cortex-M移植说明
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概述
XWOS的源码中，已包含了大部分ARM-Cortex-M架构的代码：
- 架构描述层(ADL)
- ARMv7m:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m - ARMv6m:
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m
- ARMv7m:
- CPU描述层(CDL)
- m0:
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/m0 - m0p:
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/m0p - m3:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m3 - m4:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m4 - m7:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m7
- m0:
- SOC描述层(SDL)
- STM32:
- L0/F0:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m0/stm32 - L1/F1:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m3/stm32 - L4/F4:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m4/stm32- F7/H7:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m7/stm32
- F7/H7:
- L0/F0:
- S32K:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m4/s32k14x - i.MX RT1052:
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/m7/mimxrt1052
- STM32:
新的SOC芯片，只需在CPU文件夹中增加SOC文件夹，其中包括：
- 初始化：
soc_init.h与soc_init.c - 中断：
xwosimpl_irq.h与xwosimpl_irq.c- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
XWOS/xwos/ospl/irq.h中声明的函数的实现。
- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
- 调度器：
xwosimpl_skd.h与xwosimpl_skd.c- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
XWOS/xwos/ospl/skd.h中声明的函数的实现。
- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
- 滴答定时器：
xwosimpl_syshwt.h与xwosimpl_syshwt.c- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
XWOS/xwos/ospl/syshwt.h中声明的函数的实现。
- 其中需要给出XWOS内核移植层(XWOSPL)
.lds：链接脚本
可以复制一个SDL文件夹（例如STM32）作为模板，
所有Cortex-M的单片机 XWOSIMPL 都是一样的。
类型的定义
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_type.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_type.h
编译器的宏定义
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_compiler.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_compiler.h
无锁队列的实现
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_lfq.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_lfq.c
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_lfq.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_lfq.c
自旋锁
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_spinlock.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_spinlock.h
架构指令
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_isa.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_isa.h
位操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwbop.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwbop/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwbop.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwbop/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwbmpop/
8位原子操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwaop8.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xws8/
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xwu8/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwaop8.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xws8/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xwu8/
16位原子操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwaop16.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xws16/
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xwu16/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwaop16.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xws16/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xwu16/
32位原子操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwaop32.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xws32/
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xwu32/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwaop32.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xws32/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xwu32/
64位原子操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwaop64.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xws64/
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/asmlib/xwaop/xwu64/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwaop64.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xws64/
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwaop/xwu64/
位图原子操作
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_soc_xwbmpaop.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_xwbmpaop.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/asmlib/xwbmpaop/
setjmp()/longjmp()
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_setjmp.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_soc_setjmp.c
C标准库中定义的 setjmp()/longjmp() 是可在不同函数之间跳转的 goto ，
有些libc的实现没有考虑浮点寄存器栈，因此XWOS重新实现了这两个函数。
- 完整的栈结构如下：
-----------------------------
sp+0x64 | s31 | |
sp+0x60 | s30 | |
sp+0x5C | s29 | |
sp+0x58 | s28 | |
sp+0x54 | s27 | |
sp+0x50 | s26 | |
sp+0x4C | s25 | FP |
sp+0x48 | s24 | Frame |
sp+0x44 | s23 | |
sp+0x40 | s22 | |
sp+0x3C | s21 | |
sp+0x38 | s20 | |
sp+0x34 | s19 | |
sp+0x30 | s18 | |
sp+0x2C | s17 | |
sp+0x28 | s16 | |
-----------------------------
sp+0x24 | r14 (lr) | |
sp+0x20 | r13 (sp) | |
sp+0x1C | r11 (fp) | |
sp+0x18 | r10 (sl) | |
sp+0x14 | r9 | Basic |
sp+0x10 | r8 | Frame |
sp+0x0C | r7 | |
sp+0x08 | r6 | |
sp+0x04 | r5 | |
sp+0x00 | r4 | |
-----------------------------
setjmp/longjmp寄存器栈结构
线程本地存储TLS
TLS是C11标准开始引入的语言特性。XWOS支持TLS，Cortex-M的MCU采用统一实现：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/xwosimpl_tls.c
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/xwosimpl_tls.c
XWOS将TLS数据段放在线程栈内存起始的位置。
------------------------
| Thread Stack Memmory |
+----------------------+
SP ---> | |
| |
| |
| |
| |
| |
| Stack Region |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
+----------------------+
| |
| Stack Guard |
| |
+----------------------+
| |
| TLS Region |
| |
------------------------
调度器
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_soc_skd.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_soc_skd.c
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_soc_skd.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_soc_skd.c
由于基于Cortex-M内核的单片机一致性比较好，所以不同的单片机最终都是调用下面文件中的函数来给出具体实现：
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/arch_skd.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v6m/arch_skd.c
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/arch_skd.h
XWOS/xwcd/soc/arm/v7m/arch_skd.c
线程的栈
- XWOS在ARMv6/7-m平台的实现上，使用 8字节对齐 的栈， 因此必须在芯片初始化的最早阶段将CCR寄存器中的STKALIGN设置为1：
cm_scs.scb.ccr.bit.stkalign = 1;
- 使用满递减栈，即配置文件
cfg/xwos.h中XWMMCFG_FD_STACK配置为 1 ： - 当CPU中包含浮点单元时，开启浮点上下文自动保存与恢复，即
cm_scs.scb.fpu.fpccr.bit.aspen = 1;
线程的栈结构
C语言一般将寄存器分为两部分：易失性的(volatile)和非易失性的(non-volatile)。 当使用到易失性(volatile)寄存器时不需要保存值和恢复； 当使用到非易失性(non-volatile)寄存器时需要保存值和恢复。
易失性(volatile)栈结构
ARMv6/v7-m的CPU，从线程模式进入中断模式时，会自动将易失性(volatile)寄存器保存到栈中。
------------------------
| Prev Frame |
+------------+---------+
sp+0x3C | | |
sp+0x38 | FPSCR | |
sp+0x3C | s15 | |
sp+0x38 | s14 | |
sp+0x34 | s13 | |
sp+0x30 | s12 | |
sp+0x2C | s11 | |
sp+0x28 | s10 | |
sp+0x24 | s9 | FP |
sp+0x20 | s8 | Frame |
sp+0x3C | s7 | |
sp+0x38 | s6 | |
sp+0x34 | s5 | |
sp+0x30 | s4 | |
sp+0x2C | s3 | |
sp+0x28 | s2 | |
sp+0x24 | s1 | |
sp+0x20 | s0 | |
------------------------
sp+0x1C | xpsr | |
sp+0x18 | pc | |
sp+0x14 | lr | |
sp+0x10 | r12 (ip) | Basic |
sp+0x0C | r3 | Frame |
sp+0x08 | r2 | |
sp+0x04 | r1 | |
sp+0x00 | r0 | |
------------------------
易失性(volatile)寄存器栈结构
非易失性(non-volatile)栈结构
编译器能自动处理非易失性(non-volatile)寄存器，因此在同一个上下文中恢复环境，不需要 保存非易失性(non-volatile)寄存器。但当操作系统切换任务时，不同的任务的 非易失性(non-volatile)寄存器环境是不一样的，需要进行保存与恢复。
XWOS在ARMv6/7-m平台上的非易失性(non-volatile)寄存器栈结构如下：
-----------------------------
| Volatile stack Frame |
+-----------------+---------+
sp+0x64 | s31 | |
sp+0x60 | s30 | |
sp+0x5C | s29 | |
sp+0x58 | s28 | |
sp+0x54 | s27 | |
sp+0x50 | s26 | |
sp+0x4C | s25 | FP |
sp+0x48 | s24 | Frame |
sp+0x44 | s23 | |
sp+0x40 | s22 | |
sp+0x3C | s21 | |
sp+0x38 | s20 | |
sp+0x34 | s19 | |
sp+0x30 | s18 | |
sp+0x2C | s17 | |
sp+0x28 | s16 | |
-----------------------------
sp+0x24 | lr (EXC_RETURN) | |
sp+0x20 | r11 (fp) | |
sp+0x1C | r10 (sl) | |
sp+0x18 | r9 | |
sp+0x14 | r8 | Basic |
sp+0x10 | r7 | Frame |
sp+0x0C | r6 | |
sp+0x08 | r5 | |
sp+0x04 | r4 | |
sp+0x00 | CONTROL | |
-----------------------------
非易失性(non-volatile)寄存器栈结构
中断
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_irq.h
xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_irq.c
xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_irq.h
xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_irq.c
滴答定时器
XWOS移植实现层的 Adaptee 位于：
xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_syshwt.h
xwcd/soc/arm/v6m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_syshwt.c
xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_syshwt.h
xwcd/soc/arm/v7m/[CPU]/[SOC]/xwosimpl_syshwt.c