嵌入式RTOS的 任务栈 和 系统栈
对于初学者来说,对于RTOS经常提到的任务栈和我们裸机编程说的栈经常傻傻分不清楚
虽然我其他博文在有些地方提到过他们的区别,但还是单独写一篇文章描述一下,本文以FreeRTOS为例
总结
总结写在前面:
FreeRTOS 任务栈 和 系统栈完全是两个不同的东西,在内存中的体现就是他们占用的是完全不同的内存区域。
FreeRTOS 的所有任务是在 FreeRTOS 最开始申请的内存一大片空间上面TOTAL_HEAP_SIZE
,再次给每个任务分配不同的小空间,这每个不同的小空间就是FreeRTOS 每个任务的任务栈,在RAM空间中,FreeRTOS申请的这大片空间属于.bss
段。而系统栈,我们申请的_Min_Stack_Size
在RAM空间中,位置是在最后的部分,按照顺序排列.data
-.bss
-Heap
-Stack
。
FreeRTOS 每个任务都有自己单独的栈空间,就是创建任务时候设置的大小,这个大小在内存中直接对应一篇内存空间 ,用来在任务切换的时候保存当前任务现场的内存空间,每一个任务都有一个自己的PSP指针。
系统栈 也是用来保存现场的,但是他用于 中断,库函数调用(比如C库函数),所有的中断都使用同一个栈空间,对于系统栈来说,他们使用的都是MSP指针。
额外说明,本文是以 FreeRTOS 为例,在 RT-Thread 系统中,不会预先定义堆的大小,他会把 .data 段 以及 系统 stack 占用的剩余所有空间都作为 堆,这个堆并不是系统堆,这个堆是受 RT-Thread 管理的"内存堆",RT-Thread 线程,申请动态空间都在这个内存堆空间中进行,统一管理。
1、占用空间的区别
下面来介绍一下,先来看一张图:
结合开头的总结,从上图可以看出来,FreeRTOS 的任务栈 和 系统栈 在RAM中的位置就是不一样的,如果跑的是裸机程序,上图中的 FreeRTOS任务空间 那部分的空间是没有的,其他部分还是一样的,如下图:
为什么是上面图示的样子,不理解的朋友先查看我另一篇博文关于内存问题的单独介绍 :STM32的内存管理相关(内存架构,内存管理,map文件分析)
我们也可以直接查看程序编译后的 .map文件来证实上面的图片,我们先找到RAM区域,能看到和FreeRTOS有关的函数啊数据啊,所占用的RAM空间地址:
在.map文件的最后,有系统栈 的地址:
其实上面的图示就很好的告诉了我们,系统栈就是系统栈,FreeRTOS 任务栈先不管他是怎么运作的,不管他是什么机制,在RAM里面 和系统栈的位置都不一样,完全是两个东西。
2、用途的区别
所谓栈,就是用来保存“现场”的东西。
FreeRTOS 的 任务栈
每个任务都有自己的栈空间,用来保存每个任务自己的现场。 函数总有被打断的时候,可能是中断来了,也可能是任务调度,也可能是自己调用函数,这些情况都需要保存自己的现场,就需要用到自己的任务栈。
(具体的分析,需要讲一大堆,在我其他的博文有些章节其实会有细说过相关知识,有时间的话,这里再来补充下)
系统栈
在裸机编程中,所有的“现场”保存都是用的系统栈,不管函数的调用,中断,中断嵌套。
在FreeRTOS中,中断使用的是系统栈。每一个systick 中断都会使用到系统栈。
以下是个人理解,在系统中,只要开始了任务调度,除了中断,所有的调用,肯定都是在任务中进行的,只要在任务中进行,那么所有的函数调用需要保存的都是各个任务的现场,是用的任务栈。只有发生中断的时候用的是系统栈。
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