[AutoSar]BSW_OS 02 Autosar OS_STACK

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关键词

嵌入式、C语言、autosar、OS、BSW

平台说明

项目	Value
OS	autosar OS
autosar厂商	vector ，ETAS
芯片厂商	TI
编程语言	C，C++
编译器	HighTec (GCC)

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一、 task stack

1.1 Task stack 的共享

??为了节约RAM 的使用，TASK间可以共享使用stack，但是要满足以下条件：
1.task 类型必须为basic task。
2.task 的优先级必须相同。
3.task必须配置为非抢占式的且勾选上OsTaskStackSharing

4.task不能调用OS service Schedule()。
5.共享stack 的task必须在同一个核内。

1.2 task stack 的实际使用大小

??vector 工具链中，一般每个task单独使用一个stack。在task 从run进入ready或者waiting的时候，任务的等待事件栈上下文，包括操作系统上下文，本地数据，函数调用的堆栈帧等，被保存到内部操作系统缓冲区中，他们的总大小就是task stack 的实际使用大小。

二、ISR stack

2.1 ISR stack 的共享

??为了节约RAM 的使用，ISR间可以共享使用stack，但是要满足以下条件：
1.ISR必须为2类中断
2.ISR必须在同一个核内。
3.OsIsrEnableNesting必须配置为FALSE。

4.ISR必须为同一优先级。

三、Single-stack（单一栈）和multi-stack （多栈）策略

??此策略出现在ETAS 的实现方式中，Vector没有此策略。

3.1 Single-stack

??所谓的单一栈指的是所有的TASK都使用了同一个栈,当task被抢占的时候栈是被叠加的，栈的实际大小会被一直增加。所以在配置stack大小的时候需要考虑到低优先级被抢占的情况避免栈的上溢，OS会以最糟糕的抢占情况下去计算stack。下图为抢占式的task。

而非抢占式的task的栈大小仅为当前task’的栈大小。如下图所示。

3.2 multi-stack

??多栈模式指的是每一个task有单独的stack。即使使用多个物理堆栈，RTA-OS仍然提供单堆栈体系结构的好处——当任务和/或isr共享一个优先级时，每个物理堆栈上所需的堆栈空间可以被覆盖。但是，要使堆栈分配正常工作，您需要指定每个堆栈上所需的空间。如果您配置的目标需要此信息，RTA-OS将要求您提供多个堆栈值。如下图所示：

四、Stack Check Strategy

??不管是何种OS，都应该检测和保护stack避免其溢出。在MICROSAR OS中提供了如下策略：

Scalability Class	Stack check strategy
SC1 / SC2	Software stack check
SC3 / SC4	Stack supervision by memory protection unit (MPU)

什么是Scalability Class 见 [AutoSar]BSW_OS 01 Autosar OS入门第四节。

4.1Software Stack Check

??初始化的时候在每一个stack 的最后填充0xAAAAAAAA（以32位单片机为例），当stack切换的时候检测最后这个elment是否被改变来判定stack的溢出。

4.1.1 使用限制

1.适用于SC1 SC2，如果禁用了MPU，SC3和SC4也能用Software Stack Check。
2.无法检测到所有的 栈溢出，因为有的时候相邻的stack已经被覆写了，但是刚好上一个stack 的最后一个element
没被改变。
3.如果内存已经被破坏，Software Stack Check 无法检测stack 溢出。

4.1.2配置

??在SC1 SC2 scalability模式下 OsStackMonitoring = true。

4.1.3 检查的调用

?? 如4.1.2所述，一旦激活了该检查机制，OS会自动的检查每个stack，一旦发现溢出则会转入shutdown，如果用户配置了ShutdownHook，在系统关闭前会调用此hook。

4.2 Stack supervision by memory protection unit (MPU)

?? 在OS运行的整个过程中，活动的stack都会交由MPU监控，因此OS会保留一个专用的MPU区域用于在OS切换的时候进行覆写。由于MPU的机制stack不会越界访问，所以stack溢出的情况不会发生，但是内存冲突的情况是可能发生的，一旦检测到内存冲突，会立即调用ProtectionHook()，用户可以在ProtectionHook()中决定如何进行下一步处理。

4.2.1 使用限制

?? 仅仅适用于SC3 SC4.

4.2.2 检查的调用

?? OS会自动初始化一个MPU专有区域来监督stack。如何配置额外的MPU区域和区段链接将在 MPU章节详细讲解。

五、Stack Usage Measurement

?? 我们可以在OS启动后的任一地方调用API来获取当前stack的占用大小。

5.1 配置

OsStackUsageMeasurement = true

5.2 API

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