MCUxpresso imr位置无关代码导致空闲rtos任务激活出现严重故障。

Question

我有一个开发板(imx 1024)来自于nxp，我编写了一个使用MCUxpresso的软件(nxp的IDE)。对于我的项目，我被要求介绍位置独立代码(PIC)，长话短说，这将节省我们在空中安装固件更新时的几秒钟停机时间。

我首先创建了一个新的标准项目，以便弄脏我的手，更好地理解PIC是如何工作的。因此，在对链接器脚本进行了一些更改(将.got部分放在闪存中的某个位置，并将其定义为SRAM (VMA))并对启动代码进行一些修改之后，我终于开始了第一步的工作:我可以在我的mcu上运行编译为“位置独立代码”的代码。

显然，我还没有把它移到“任何”地点。但作为第一步，我很高兴。

我的下一步是，输入一些响应硬件中断的代码。我不知道为什么，但我觉得这可能很棘手。或者，也许我也想看到它起作用。对我来说不幸的是，它失败了。太难了。

简要阐述：

1. 因此，我有一个项目，它在我的开发板上切换一个引脚，它可以切换一个led。对于像我这样简单的人来说，很容易得到反馈。这个很管用。还没给人留下深刻印象。
2. 接下来，我用-fPIC编译了相同的项目，并使其工作起来。
3. 接下来，我引入freertos，创建一个简单的任务，为我做“闪烁”，然后进入睡眠状态。同样，在没有使用-fPIC进行编译的情况下启动。这个也能用。再一次，不给人印象深刻，简单的小步。

闪烁以供参考的任务。

static void main_task(void *params)
{
    while (1)
    {
        GPIO1->DR ^= (1<<24);
        vTaskDelay(100);
    }
}

1. 接下来，让我们再做一次freertos测试，但是现在用-fPIC进行编译。一旦FreeRTOS试图启动其调度程序，程序就会在mem错误上崩溃。

现在，我尝试了很多事情，想弄清楚这件事，一条线索，一个模糊的原因，但我什么也没得到。将.got部分从ITC移到ITC，不要将其移动到sram，而是将其保存在闪存中(因为我还没有在闪存中移动代码)。似乎没有什么能改变这种行为。一旦我用-fPIC编译了freertos测试项目，它就会在任务调度程序启动时崩溃。

潜入一些细节

作为参考，链接器脚本修改：

 .got : ALIGN(4)
{
    __global_offset_table_flash_start__ = LOADADDR(.got) ;
    __global_offset_table_itc_start__ = ADDR(.got) ;
    *(.got* .got.*)
    __global_offset_table_flash_end__ = . ;
} >SRAM_DTC AT>PROGRAM_FLASH

附带注意:这是复制到SRAM_DTC (/aka是数据的优化内存，ITC是指令的优化内存(/aka函数)。我认为 .got部分包含指向数据的指针，.got.plt包含共享库的函数(我不使用共享库，因此没有.got.plt部分)。我在ITC和DTC中都尝试了.got部分。两者都以同样的方式失败。对我来说，将.got存储在DTC中是最有意义的。所以，我坚持这样做，直到我知道这些假设中的一些是错误的。

也可供参考，调整部分的ResetHandler。在启动代码中，我设置了用于PIC的r9寄存器。我还将.got部分复制到SRAM_DTC

// Ignore the volatile stuff, it makes debugging easier, if I don't, 
// I see 'optimized out' in mcuxpresso which is making my life harder
// other than that, it serves no functional purpose
// volatile is casted away with const_cast<...>

volatile extern unsigned int __global_offset_table_flash_start__;
volatile extern unsigned int __global_offset_table_itc_start__;
volatile extern unsigned int __global_offset_table_flash_end__;

volatile unsigned int size;
unsigned int index;

unsigned int *global_offset_table_flash;
unsigned int *global_offset_table_itc;
unsigned int *global_offset_table_end_itc;
unsigned int global_offset_table_size;


__attribute__ ((naked, section(".after_vectors.reset")))
void ResetISR(void) 
{
    // Disable interrupts
    __asm volatile ("cpsid i");
    // Setup r9 used for PIC, and let it point to the location in flash first
    __asm volatile ("LDR r9, = __global_offset_table_flash_start__");
    // Set the stack pointer, AFTER we setup r9
    __asm volatile ("MSR MSP, %0" : : "r" (&_vStackTop) : );

    //
    // Copy global offset table to ram
    //
    global_offset_table_flash = const_cast<unsigned int*>(&__global_offset_table_flash_start__);
    global_offset_table_itc = const_cast<unsigned int*>(&__global_offset_table_itc_start__);
    global_offset_table_end_itc = const_cast<unsigned int*>(&__global_offset_table_flash_end__);

    size =
        reinterpret_cast<unsigned int>(&__global_offset_table_flash_end__) -
        reinterpret_cast<unsigned int>(&__global_offset_table_itc_start__);
    global_offset_table_size = static_cast<unsigned int>(&__global_offset_table_flash_end__ - &__global_offset_table_itc_start__);

    for (index = 0u; index < size/sizeof(unsigned int); ++index)
    {
        global_offset_table_itc[index] = global_offset_table_flash[index];
    }

    __asm volatile ("LDR r9, = __global_offset_table_itc_start__");

    // ... rest of startup code, initializes VTOR and some other nxp generated stuff
    // ... before it jumps to main()

我知道真正的男人会在集会上这样做。我还没有足够的男子汉来参加简单的集会。我还可以想象，核心程序集人员可能不太熟悉这个c++。我很有信心，这段代码可以做它声称要做的事情。我一步一步地完成了这个过程。.got section通过uint32被uint32复制，并以SRAM结束。

跳转到主后就完成了。执行的代码很少。我配置我的LED引脚，创建一个包含大量堆栈的freertos任务，并启动调度程序。

static void main_task(void *params);

int main(void) {

    /* Init board hardware. */
    BOARD_ConfigMPU();
    BOARD_InitBootPins();
    BOARD_InitBootClocks();
    BOARD_InitBootPeripherals();
#ifndef BOARD_INIT_DEBUG_CONSOLE_PERIPHERAL
    /* Init FSL debug console. */
    BOARD_InitDebugConsole();
#endif

    gpio_pin_config_t USER_LED_config = {
        .direction = kGPIO_DigitalOutput,
        .outputLogic = 0U,
        .interruptMode = kGPIO_NoIntmode
    };
    /* Initialize GPIO functionality on GPIO_AD_B1_08 (pin 82) */
    GPIO_PinInit(GPIO1, 24U, &USER_LED_config);


    xTaskCreate(
        main_task,
        "main",
        2000,
        nullptr,
        2,
        nullptr );

    vTaskStartScheduler();


    return 0 ;
}

启动调度程序时，代码会在mem错误上立即崩溃。

有没有人有过职位独立代码的经验，并认识到这种行为？有小费吗？有什么好的建议可以排除吗？

我可以分享任何与代码相关的信息。这只是在mcuxpresso中创建的一个标准的新c++项目。如果这有帮助的话，我甚至可以在github上分享整个项目。

非常感谢帮助/指针/提示！

Answer 1

在freertos社区的帮助下，我解决了这个问题。

最后，我所要做的就是修改freertos端口，在那里初始化堆栈以恢复创建的堆栈上的r9。

StackType_t * pxPortInitialiseStack( StackType_t * pxTopOfStack,
                                 TaskFunction_t pxCode,
                                 void * pvParameters )
{
    /* Simulate the stack frame as it would be created by a context switch
     * interrupt. */

    /* Offset added to account for the way the MCU uses the stack on entry/exit
     * of interrupts, and to ensure alignment. */
    pxTopOfStack--;

    *pxTopOfStack = portINITIAL_XPSR;                                    /* xPSR */
    pxTopOfStack--;
    *pxTopOfStack = ( ( StackType_t ) pxCode ) & portSTART_ADDRESS_MASK; /* PC */
    pxTopOfStack--;
    *pxTopOfStack = ( StackType_t ) portTASK_RETURN_ADDRESS;             /* LR */

    /* Save code space by skipping register initialisation. */
    pxTopOfStack -= 5;                            /* R12, R3, R2 and R1. */
    *pxTopOfStack = ( StackType_t ) pvParameters; /* R0 */

    /* A save method is being used that requires each task to maintain its
     * own exec return value. */
    pxTopOfStack--;
    *pxTopOfStack = portINITIAL_EXC_RETURN;

    pxTopOfStack -= 8; /* R11, R10, R9, R8, R7, R6, R5 and R4. */
    
    // 
    // I added this part, as suggested by freertos members
    // 

    // Patched freertos for supporting -fpic: Set the task's initial R9 value
    __asm ("MOV %[result], R9"
        : [result] "=r" (pxTopOfStack[9-4])
      );


    return pxTopOfStack;
}