テストプログラム　taskstartDemo1.c

/********************************************************** タイマ割り込み処理に入った瞬間の出来事 タイマ割り込みだけれど1回だけ割り込みが起こる **********************************************************/ #include <3048fone.h> #include "h8_3048fone.h" volatile int done=0; /*最初は0,割り込み処理が終わったら1になる*/ main() {     initLed();   /*LEDユニットの初期化　点滅させるが，動作確認用*/     initSCI1();  /*シリアル通信の初期化*/     SCI1_printf("\n\n\n  *** interrupt function starting demo ***\n\n");     SCI1_printf("Check LEDs. If you see LEDs are off, push [ENTER] key.\n");     getCharSCI1();     initTimer01Int(500); /*時間割り込み500msec ITUch0,1使用*/     E_INT();        /*CPU割り込み許可*/     startTimer01();  /*時間割り込みタイマスタートch0,ch1*/     while(!done); /*割り込み処理が終わるまでループ*/     stopTimer01();   /*時間割り込みタイマーストップch0,ch1*/     D_INT();         /*CPU割り込み禁止*/     SCI1_printf("Done!   Check LEDs. If LEDs are lightend, OK!!\n");     while(1);     /*無限ループ*/ } /*この作業によってLEDが点灯し割り込み処理に入ったことが確認される*/ void lightenLED() {     SCI1_printf("Turning on LEDs.\n");     turnOnLed(0);     turnOnLed(1); } /*ベクトルテーブルの設定*/ #pragma asm     .SECTION    MYVEC, DATA, LOCATE=H'000070     .ORG        H'000070  ;IMIA1     .DATA.L     _TimerIntFunction     .SECTION    P,CODE,ALIGN=2 ;これを忘れてはいけない #pragma endasm #pragma interrupt (TimerIntFunction) void TimerIntFunction() {     lightenLED();     done=1;     ITU1.TSR.BIT.IMFA=0; /*タイマユニットに割込を受付けたことを知らせる*/ }

実行結果 起動後LEDが消えているのを確認し，EnterKeyを押すと，さらに進んで以下の ようになって止まったように見える(mainの無限ループを実行している)。

*** interrupt function starting demo *** Check LEDs. If you see LEDs are off, push [ENTER] key. Turning on LEDs. Done!   Check LEDs. If LEDs are lightend, OK!!

スタックの様子

割り込み関数では，自分の仕事をした後に，
「rte」（ReTurn from Exception）
で，スタックから戻り番地を読みだして元の場所に戻り，CCRもスタックから読み戻す。
図のようにスタックポインタが割り込み前の位置を指すようになり，スタックは未使用領域に戻る。

ためしに，プログラムでこのことを確かめてみよう。
プログラムの流れは，先の２つのプログラム（taskstartDem1.c，taskstartDem2.c）と同じである。
　また，main起動直後のスタックポインタとスタック領域のメモリを表示し，割り込み処理中でもス
タックポインタとスタック領域のメモリを表示している。さらに割り込み処理から抜け出した直後の
スタックポインタとスタック領域のメモリを表示している。
　スタックポインタとスタック領域の表示作業では，この作業を直接行わずに，インラインアセンブ
リ言語記述でスタックポインタとスタック領域を保存し，後から保存した値を表示している。（表示
したいところで表示ルーチン呼び出してしまうと，スタックやスタックポインタが変化してしまう。
そのため，一度別の領域に保存してから表示ルーチンで保存内容を表示している。）

 インラインアセンブリ言語記述をC関数内で書く場合は，使用したいレジスタがCプログラムで変数と
して使用されている可能性がある場合は，インラインアッセンブリ言語記述の先頭と末尾で使用中の
レジスタをスタックに退避・復帰しなければならない場合がある。

C言語での変数名stackpointer,stackは，アセンブリ言語中では_stackpointer,_stackのように記述
されているが，同じ変数である。

テストプログラム　taskstartDemo3.c

/********************************************************** タイマ割り込み処理に入った瞬間の出来事 タイマ割り込みだけれど1回だけ割り込みが起こる **********************************************************/ #include <3048fone.h> #include "h8_3048fone.h" unsigned long int stackpointer; /*スタックポインタの値を保存する場所*/ unsigned char stack[0x30];      /*スタック領域を保存する場所*/ volatile int done=0; /*最初は0,割り込み処理が終わったら1になる*/ void dumpStackBuffer(void) {     unsigned long int address=0xFFEF0;     int i;     SCI1_printf("address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F\n");     for (i=0; i<0x30; i++,address++) {         if (i%0x10==0) SCI1_printf ("%05lx : ",address);         SCI1_printf("%02x ",stack[i]);         if (i%0x10==0xf) SCI1_printf("\n");     } } main() {     initLed();   /*LEDユニットの初期化　点滅させるが，動作確認用*/     initSCI1();  /*シリアル通信の初期化*/     SCI1_printf("\n\n\n  *** interrupt function starting demo ***\n\n");     SCI1_printf("Check LEDs. If you see LEDs are off, push [ENTER] key.\n");     getCharSCI1();     /*スタックポインタの値とスタック領域をCの変数に保存する　アセンブリ言語でないと書けない*/ #pragma asm     mov.l er7, @_stackpointer       ;er7(SP)の値をCの変数stackpointerに格納                                     ;stackpointerはCの変数stackpointerのアドレスを意味するので                                     ;「@」をつけて，そのアドレスの指す場所の意味にしている     mov.l #H'FFEF0, er0             ;er0に0xffef0を格納     mov.l #_stack,  er1             ;er1にCの変数stackのアドレスを格納                                     ;すなわちCの配列変数stackの先頭アドレス     mov.b #H'30:8,  r2h             ;r2hに0x30（8bit値）を格納     bra   la02 la01:     mov.b @er0+,     r2l            ;er0の指しているバイト値をr2lに格納し，その後er0の値を１増やす     mov.b r2l,      @er1            ;r2lの値を，er1の指しているアドレスに保存     inc.l #1,       er1             ;er1の値を１増やす     dec.b           r2h             ;r2hの値を１減らす la02:     bne   la01                      ;直前の演算結果が0でなかったらla01へジャンプ #pragma endasm     SCI1_printf("Stack Area (main satrting)\n");     dumpStackBuffer();     SCI1_printf("StackPointer= %05lx\n\n", stackpointer);     initTimer01Int(500); /*時間割り込み500msec ITUch0,1使用*/     E_INT();        /*CPU割り込み許可*/     startTimer01();  /*時間割り込みタイマスタートch0,ch1*/     while(!done); /*割り込み処理が終わるまでループ*/     /*スタックポインタの値とスタック領域をCの変数に保存する　アセンブリ言語でないと書けない*/     /*上にあったアセンブリプログラムの部分と同じ*/ #pragma asm     mov.l er7, @_stackpointer     mov.l #H'FFEF0, er0     mov.l #_stack,  er1     mov.b #H'30:8,  r2h     bra   lb02 lb01:     mov.b @er0+,     r2l     mov.b r2l,      @er1     inc.l #1,       er1     dec.b           r2h lb02:     bne   lb01 #pragma endasm     stopTimer01();   /*時間割り込みタイマーストップch0,ch1*/     D_INT();         /*CPU割り込み禁止*/     SCI1_printf("Stack Area (main terminating)\n");     dumpStackBuffer();     SCI1_printf("StackPointer= %05lx\n\n", stackpointer);     SCI1_printf("Done!   Check LEDs. If LEDs are lightend, OK!!\n");     while(1);     /*無限ループ*/ }  /*end of main*/ /*この作業によってLEDが点灯し割り込み処理に入ったことが確認される*/ void lightenLED() {     SCI1_printf("Turning on LEDs.\n");     turnOnLed(0);     turnOnLed(1); } void printSituation(void) {     SCI1_printf("Stack Area in interrupt routine\n");     dumpStackBuffer();     SCI1_printf("StackPointer= %05lx\n\n", stackpointer); } /*ベクトルテーブルの設定*/ #pragma asm     .SECTION    MYVEC, DATA, LOCATE=H'000070     .ORG        H'000070  ;IMIA1     .DATA.L     _TimerIntFunction     .SECTION    P,CODE,ALIGN=2 ;これを忘れてはいけない #pragma endasm #pragma asm _TimerIntFunction:                   ; function: _TimerIntFunction()     ;スタックポインタの値とスタック領域ををCの変数に保存する     ;本来なら非割り込みルーチンはある仕事をしているはずなので，er0などのレジスタは     ;使用中であり，割り込みルーチン内でこれらのレジスタを利用する場合は，レジスタの     ;内容をスタックに退避させ，割り込みルーチン終了直前に復帰させるのが普通の使い方である。     ;本プログラムでは，main関数は何も作業していないので，レジスタ退避を行っていない。     ;この部分は上にあったアセンブリプログラムの部分と同じ     mov.l er7, @_stackpointer;     mov.l #H'FFEF0, er0     mov.l #_stack,  er1     mov.b #H'30:8,  r2h     bra   lx02 lx01:     mov.b @er0+,     r2l     mov.b r2l,      @er1     inc.l #1,       er1     dec.b           r2h lx02:     bne   lx01     ;  保存したスタックポインタの値とスタック領域を表示する      jsr @_printSituation     ;  ここに来た証拠にLEDを点灯      jsr @_lightenLED     ;  割り込み処理があったことをmainに知らせる     mov.w  #1, r0     mov.w  r0, @_done             ;Cの変数doneに1を代入     ;タイマユニットに割り込みを受け付けたことを知らせる     BCLR.B #0,@H'FFFF71:8         ;ITU1.TSR.BIT.IMFA=0;     rte                    ; ReTurn from Exception #pragma endasm

実行結果 起動後LEDが消えているのを確認し，EnterKeyを押すと，さらに進んで以下の ようになって止まったように見える。 main起動直後(main starting)，割り込みルーチン内に入った時（in interrupt routin）， mainに戻ってきた時（main terminating）の3か所での出力が見える。 青字のところは，前の2つのプログラムと同じ内容である。

*** interrupt function starting demo *** Check LEDs. If you see LEDs are off, push [ENTER] key. Stack Area (main satrting) address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ffef0 : 00 00 00 00 00 00 00 04 00 00 0c b4 00 0f ff 0c fff00 : 00 00 00 00 00 00 0e ea 00 00 0e f0 00 00 01 56 fff10 : ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff 7f 00 00 00 StackPointer= fff0c Stack Area in interrupt routine address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ffef0 : 00 00 00 04 00 00 0c b4 00 0f ff 08 00 00 00 00 fff00 : 00 00 0f 42 00 00 11 f4 44 00 0f 5e 00 00 01 56 fff10 : ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff 7f 00 00 00 StackPointer= fff08 Turning on LEDs. Stack Area (main terminating) address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ffef0 : 00 00 0c b4 00 0f ff 04 00 00 00 00 00 00 00 00 fff00 : 00 00 00 00 00 00 10 50 44 00 0f 5e 00 00 01 56 fff10 : ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff 7f 00 00 00 StackPointer= fff0c Done!   Check LEDs. If LEDs are lightend, OK!!

mapファイルの抜粋

_main                                H'00000EC4           DAT       _printSituation                      H'00000FF0           DAT

スタートアップルーチンでは
        MOV.L   #H'FFF10,ER7 ;set stack pointer
を実行しているため，最初はstackpointer=fff10であったはずである。
スタートアップルーチンから，このプログラムのmainへサブルーチンコール（jsr命令）でmainに飛んできているので，
この時に，スタートアップルーチンの戻り番地がスタックの先頭（実際には最後尾）に積まれているはずである。

実行結果ではmain中でスタックとスタックポインタを保存した時は，stackpointer=fff0cであった。
スタックは4バイト消費され，00000156が保存されている。これがスタートアップルーチンへの戻り番地である。

割り込みルーチン起動直後ではstackpointer=fff08となり，さらにスタックは４バイト使用されている。
44000f5eのうち44はCCRの値であり，000f5eは，タイマ割り込みが生じた時の戻りアドレスである。
実際mapファイルで確認するとmainは000ec4から始まっており，mainの次の関数printSituationは000ff0から始まって
いるため，mainの無限ループを回っていた時に割り込みがかかり，戻りアドレスとして000f5eが格納されているのは
妥当である。

mainに戻ってきた時には，スタックポインタは割り込み処理以前の状態に戻っている。スタックには消されずに残骸
が残っている。

割り込みルーチン起動直後のスタックの様子は，マニュアルに書かれているとおりであることが検証された。

【３】割り込み時にタスクを切り替えるアイディア

２つのタスクを交替で実行するのは，それぞれのタスクを実行しているCPUの各レジスタの値やスタック領域をメモリ上に退避させたり復元させたりす ることで実現できる。あるタスクを実行中のCPUの各レジスタの値やスタック領域は，コンピュータ内部のタスク実行環境であり，コンテキストと呼ばれてい る。

タイマ割り込みを使って，２つのタスクを交替で実行するには，スタック領域，すべての汎用レジスタ（ER0..ER7，ER7はスタックポインタ），CCR（コンディションコードレジスタ），PC（プログラムカウンタ）を退避させたり復元させたりすればよい。

割り込みの仕組み上，PCおよびCCRはすでにスタックに載っているため，スタック領域と汎用レジスタのみ退避させたり復元させたりすればよい。すなわち，コンテキストはスタック領域と汎用レジスタ領域で構成すればよい。
またスタック領域は，あらかじめタスクごとに使用されるバイト数を予測して，割り当てておけばよい。
そうすると，スタック領域は他の場所に保存する必要がなくなり，スタックポインタでいつでも使えるようになっているので，コンテキストとして退避・復帰させるのは汎用レジスタのみでよいことになる。

タイマ割り込み時に，タスク０からタスク１に切り替えるには，（逆の切り替えも同様に考えればよい）

（１）スタックポインタはタスク０のスタック領域の次に行うべき命令のアドレスが保存されてい
　　　る場所を示した状態になっているので，これを保全した上で，全汎用レジスタをタスク０コ
　　　ンテキスト保存領域に保存。
（２）タスク１コンテキスト保存領域の内容を全汎用レジスタに復帰，この時スタックポインタは
　　　タスク１のスタック領域の次に行うべき命令のアドレス（戻り番地＋CCR）が保存されている
　　　場所を示した状態になっている。
（３）割り込み処理から復帰（rte）命令でタスク１の続きの処理に入る

とすればよい。

タスクを最初に起動するときも，割り込みから復帰するふりをしなくてはならないため，各タスクのコンテキストは，割り込みルーチン入ってきた時の状 況を作っておかなければならない。すなわち，タスクの先頭番地を実行しようとした時に，「割り込みがかかってしまって先頭番地とCCRがスタックに積まれ てしまっている状態」を作っておかなければならない。汎用レジスタはどうでもよいが，スタックポインタは積まれている「戻り番地（タスク関数の先頭番地） とCCR」の4バイトの先頭（CCRのところ）を指すように作らなければならない。
スタックの状態を次に示す。

上が若いアドレス，スタックポインタが指しているところ以下が有効なデータ ER0-ER7はそれぞれ4バイトで退避される

コンテキストの保存領域とスタックの状態

この考え方に従って作ったデモプログラムを次に示す。
割り込み処理は関数TaskSwitcher()（アセンブリ言語表現は_TaskSwitcher）である。（レジスタを壊さないように工夫されている）

TaskSwitcher()の作業でタスク０からタスク１に切り替わる時の手順 （逆方向の切り替えも同様になる）

タスク切り替えルーチン（割り込み処理ルーチン）に来た時 スタックの状態 「タスク０の戻り番地とCCR」がタスク０のスタックの一番上にある。 ↓ どちらのコンテキスト保存領域にしまうべきかを考えて， スタックポインタ（ER7）をタスク０のER7保存場所に保存し， 汎用レジスタER6..ER0をpush命令でタスク０のレジスタ退避領域へ保存する。 （ここまででスタック０のコンテキストの保存完了） ↓ タスクスイッチャが自分の仕事を行うことができるところ （しかしここでは何もしない） ↓ （ここからはタスク1起動準備） スタックポインタを一時的に変更して スタック１よりpop命令により汎用レジスタER0..ER7を復帰 スタックの性質により、popの順番が逆になることに注意 ↓ この段階で「タスク１の戻り番地とCCR」がタスク１のスタックの一番上にある。 ↓ 「rte」命令でタスク１の実行に戻る

ダウンロード

ここで２つのプログラム例を提示する。
１つは，2つのタスクを切り替えながら作業を行うプログラムである。もう1つは，基本的に動作は同じだが，
コンテキスト領域やスタックを表示しながら，2つのタスクを行うプログラムである。

３．１　２つのタスク切り替えを行うプログラム

タイマ割り込みにより，周期的なタスク切り替えが行われる。タイマ割り込みによりタスクスイッチルーチン
（TaskSwitcher）が起動し，タスク切り替えを行なっている。
タスク切り替え動作によるタスク終了時には，その時実行中のプログラムカウンタが，スタックに入り，スタ
ックポインタがそのアドレスを指すようになっている状態で保存される。

mainでは，２つのタスクのコンテキストの準備を行なった後に最初のタスクを起動する。
int tasksw=0; は現在起動中のタスク番号を保持している。
最初のタスクを起動するときには，タスク（関数）の先頭アドレスをスタックポインタに載せて，割り込み
ルーチン用のリターン命令を行なって，最初のタスクが起動されるが，直接タスク（関数）の先頭アドレス
をスタックポインタに載せるわけではなく，コンテキストのスタックポインタ領域に載せておく。
タスク切り替え動作によるタスク終了時には，その時実行中のプログラムカウンタが，スタックに入り，スタ
ックポインタがそのアドレスを指すようになっている状態で保存されるので，その逆のことをすることによっ
て，タスクの最初の起動を行っていることになる。
この作業は，mainの最後のところで行われ，mainには二度と戻っては来ない。

その後一定時間経つとタイマ割り込みが起こり，タスクスイッチルーチン（TaskSwitcher）が起動し，タスク
切り替えを行なっている。taskswで，直前まで動作していたタスク番号を読み取り，その番号のコンテキスト
バッファにコンテキストを保存する。続いて次の起動すべきタスクのコンテキストをコンテキストバッファか
ら取り出して，SP領域に起動スべきアドレスをセットして，割り込み処理をrteで終了すると，次のタスクが
始まる。

タスク切り替えデモプログラム　taskSwitcherDemo1.c

/********************************************************** インターバルタイマ割り込みによって２つのタスクの切り替えを行う **********************************************************/ #include <3048fone.h> #include "h8_3048fone.h" /***************　２つのタスクの実体　ここから　********************/ void msecwait(int msec) /*mesc間なにもしない時間稼ぎ関数*/ {     int i,j;     for (i=0;i<msec;i++) {         for (j=0;j<1588;j++);    /*1588は実測によって求めた値*/     } } void task0(void) {     int cnt=0;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task0 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==100) cnt=0;     } } void task1(void) {     int cnt=1000;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task1 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==1100) cnt=1000;     } } /***************　２つのタスクの実体　ここまで　********************/ typedef union {     unsigned char Bccr;     unsigned long int returnAddress; } stack_t; typedef struct {     unsigned char stack[128]; /*stackとstack0の合わさったものが実際のスタック*/     stack_t stack0;           /*初期状態はここに戻りアドレスとCCRが入っている*/     unsigned long int Ber0;   /*ここより下のBer0～Ber7は各レジスタの保存領域*/     unsigned long int Ber1;     unsigned long int Ber2;     unsigned long int Ber3;     unsigned long int Ber4;     unsigned long int Ber5;     unsigned long int Ber6;     unsigned long int Ber7; /*初期状態ではstack0をさしている*/ } context_t; context_t context0,context1; /*コンテキストバッファの実体*/ int tasksw=0; /* 0 または 1 ：どちらのタスクが実行されているかを示している*/ unsigned long int Ber0;  /*ER0の退避場所　タスクスイッチャ起動直後にちょっと使う*/ const unsigned long int buff0Address=(unsigned long int)&context0.Ber0; const unsigned long int buff1Address=(unsigned long int)&context1.Ber0; const unsigned long int stackPtr0Address=(unsigned long int)&context0.Ber7; const unsigned long int stackPtr1Address=(unsigned long int)&context1.Ber7; unsigned long int systemstackPtr;  /*スイッチャ用スタックポインタ退避場所*/ main() {     initLed();   /*LEDユニットの初期化　点滅させるが，動作確認用*/     initSCI1();  /*シリアル通信の初期化*/     SCI1_printf("\n\n\n  *** task switcher demo ***\n\n");     initTimer01Int(500); /*時間割り込み500msec ITUch0,1使用　このタイミングでタスク切り替えが起こる*/     E_INT();        /*CPU割り込み許可*/     /*コンテキストバッファにコンテキストを２つの作成*/     context0.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task0;     context0.Ber7=(unsigned long int)&(context0.stack0);     context1.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task1;     context1.Ber7=(unsigned long int)&(context1.stack0);     startTimer01();  /*時間割り込みタイマスタートch0,ch1*/     /*ここまでで2つのタスクの起動準備完了。最初はtask0を起動する*/     tasksw=0; #pragma asm     mov.l  er7,  @_systemstackPtr  ;タスクスイッチャのスタックポインタを退避     mov.l  @_stackPtr0Address, er0 ;タスク0のスタックポインタを設定（復帰と同じ手順）     mov.l  @er0, er7               ;     (er0経由でer7(=SP)に設定)     rte                            ;ReTurn from Exception によりタスク0起動 #pragma endasm } /*end of main*/ /*ベクトルテーブルの設定*/ #pragma asm     .SECTION    MYVEC, DATA, LOCATE=H'000070     .ORG        H'000070  ;IMIA1     .DATA.L     _TaskSwitcher     .SECTION    P,CODE,ALIGN=2 ;これを忘れてはいけない #pragma endasm /* インターバルタイマ割り込みで起動するルーチン／タスクスイッチャ本体 タスク切り替えの作業を行う TaskSwitcherでは次のことを行う （１）現在のタスクがtask0,task1のどちらであったか検出 （２）現在の全レジスタをcontext0，またはcontext1として保存 （３）次のタスクにむけてcontext0，またはcontext1を全レジスタに載せる （４）rteで新タスクを起動（割り込みから戻るふりをする） ただし，タスクスイッチャが起動した時点では，すべてのレジスタは， スイッチャ起動前に動作していたタスクが使用中である。 そのため，スイッチャが起動直後において，全レジスタを保存する前にいくつかの レジスタを使用する場合は，そのレジスタを退避し，作業が終了した時点で復帰させ 全レジスタをコンテキスト保存場所に保存する手順となる。以下の★参照 */ #pragma asm _TaskSwitcher:                   ; function: TaskSwitcher     ;タイマユニットに割り込みを受け付けたことを知らせる     BCLR.B #0,@H'FFFF71:8         ;ITU1.TSR.BIT.IMFA=0;     ; ** 旧コンテキスト保存 **     mov.l  er0,  @_Ber0  ;直前タスク番号確認のためER0を使いたいのでER0を退避★↓     mov.w  @_tasksw, r0     cmp.w  #1, r0         ;r0が1であるかどうか調べる     beq    RETUNEDFROMTASK1  ;直前がタスク１，次がタスク０ならジャンプ RETUNEDFROMTASK0:     mov.w #1, r0          ;次のタスクはタスク1     mov.w  r0,  @_tasksw  ;この段階で変数taskswの中身は次のコンテキスト番号     ;直前はタスク０だったのでコンテキスト０に保存する準備     mov.l  @_stackPtr0Address, er0     bra SAVECONTEXT RETUNEDFROMTASK1:     mov.w #0, r0          ;次のタスクはタスク0     mov.w  r0,  @_tasksw  ;この段階で変数taskswの中身は次のコンテキスト番号     ;直前はタスク１だったのでコンテキスト１に保存する準備     mov.l  @_stackPtr1Address, er0 SAVECONTEXT:     ;コンテキストの保存     mov.l  er7, @er0  ;er0の指しているアドレスにer7(=SP)を保存する     mov.l  er0, er7   ;er0の値をer7(=SP)に設定する     mov.l  @_Ber0,  er0                            ;ER0を使い終えたので復帰★↑     push.l er6     push.l er5     push.l er4     push.l er3     push.l er2     push.l er1     push.l er0     ;この段階で，すべてのレジスタをスイッチャが自由に使えるようになった     ; ** 次に実行すべき新コンテキスト設定 **     mov.w  @_tasksw, r0  ;変数taskswの中身は次のタスク番号である     cmp.w  #1, r0     beq    SETREADYTASK1  ;新タスクが１ならジャンプ SETREADYTASK0:     ;コンテキスト０用のスタックを指すようにスタックポインタを設定     mov.l  @_buff0Address, er7     bra SETCONTEXTANDGO SETREADYTASK1:     ;コンテキスト１用のスタックを指すようにスタックポインタを設定     mov.l  @_buff1Address, er7 SETCONTEXTANDGO:     ;コンテキストを復旧させて，次のタスク起動     pop.l  er0     pop.l  er1     pop.l  er2     pop.l  er3     pop.l  er4     pop.l  er5     pop.l  er6     pop.l  er7     rte                            ;ReTurn from Exception により新タスク起動 #pragma endasm

実行結果

*** task switcher demo *** task0    0 task0    1 task0    2 task0    3 task0    4 task0    5 task0    6 task0    7 task0    8 task0    9 task0   10 task0   11 task0   12 task0   13 task0   14 task0   15 task0   16 task0   17 task0   18 task0   19 task0   20 task0   21 task0   22 task0   23 task0   24 task0   25 task0   26 task0   27 task0   28 task0   29 task0   30 task0   31 task0   32 task0   33 task0   34 task0   35 task0   36 task0   37 task0   38 task0   39 task0   40 task0   41 task0   42 task0   43 task0   44 task0   45 task0   46 task0   47 task0   48 task1 1000 task1 1001 task1 1002 task1 1003 task1 1004 task1 1005 task1 1006 task1 1007 task1 1008 task1 1009 task1 1010 task1 1011 task1 1012 task1 1013 task1 1014 task1 1015 task1 1016 task1 1017 task1 1018 task1 1019 task1 1020 task1 1021 task1 1022 task1 1023 task1 1024 task1 1025 task1 1026 task1 1027 task1 1028 task1 1029 task1 1030 task1 1031 task1 1032 task1 1033 task1 1034 task1 1035 task1 1036 task1 1037 task1 1038 task1 1039 task1 1040 task1 1041 task1 1042 task1 1043 task1 1044 task1 1045 task1 1046 task1 1047 task1 1048 task0   49 task0   50 task0   51 task0   52 task0   53 task0   54 task0   55 task0   56 task0   57 task0   58 task0   59 task0   60 task0   61 task0   62 task0   63 task0   64 task0   65 task0   66 task0   67 task0   68 task0   69 task0   70 task0   71 task0   72 task0   73 task0   74 task0   75 task0   76 task0   77 task0   78 task0   79 task0   80 task0   81 task0   82 task0   83 task0   84 task0   85 task0   86 task0   87 task0   88 task0   89 task0   90 task0   91 task0   92 task0   93 task0   94 task0   95 task0   96 task0   97 task1 1049 task1 1050 task1 1051 task1 1052 task1 1053 task1 1054 task1 1055 task1 1056 task1 1057 task1 1058 task1 1059 task1 1060 task1 1061 task1 1062 task1 1063 task1 1064 task1 1065 task1 1066 task1 1067 task1 1068 task1 1069 task1 1070 task1 1071 task1 1072 task1 1073 task1 1074 task1 1075 task1 1076 task1 1077 task1 1078 task1 1079 task1 1080 task1 1081 task1 1082 task1 1083 task1 1084 task1 1085 task1 1086 task1 1087 task1 1088 task1 1089 task1 1090 task1 1091 task1 1092 task1 1093 task1 1094 task1 1095 task1 1096 task1 1097 task0   98 task0   99 task0    0 task0    1 task0    2 task0    3 task0    4 task0    5 task0    6 task0    7 task0    8 task0    9

３．２　状況記述を加えたタスク切り替えプログラム

次のプログラムは，「３．１」のプログラムにおいて，動作を観察するためにタスク切り替え時の，スタックやスタックポ
インタなどを表示しながら作業するものである。
実行結果ではタスク切り替えが成功している様子がわかる。切り替え時に２つのコンテキスト保存状態の表示を行なっている。
また，タスク切り替え処理に入ったことを確認するために，LEDを点滅させている。

Cのプログラム中で 関数printContext(); を呼び出すのは差し支えないが，アセンブリプログラム中から jsr @_printContext
で 関数printContext(); を呼び出す場合は，ER0などのレジスタの内容が変更されても差し支えない状態のときに呼び出す必
要がある。あるいは必要なレジスタは退避させて呼び出す必要がある。本プログラムではレジスタの内容が変更されても差し
支えない状態のときに呼び出している。

タスク切り替えデモプログラム　taskSwitcherDemo2.c

/********************************************************** インターバルタイマ割り込みによって２つのタスクの切り替えを行う **********************************************************/ #include <3048fone.h> #include "h8_3048fone.h" /***************　２つのタスクの実体　ここから　********************/ void msecwait(int msec) /*mesc間なにもしない時間稼ぎ関数*/ {     int i,j;     for (i=0;i<msec;i++) {         for (j=0;j<1588;j++);    /*1588は実測によって求めた値*/     } } void task0(void) {     int cnt=0;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task0 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==100) cnt=0;     } } void task1(void) {     int cnt=1000;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task1 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==1100) cnt=1000;     } } /***************　２つのタスクの実体　ここまで　********************/ typedef union {     unsigned char Bccr;     unsigned long int returnAddress; } stack_t; typedef struct {     unsigned char stack[128]; /*stackとstack0の合わさったものが実際のスタック*/     stack_t stack0;           /*初期状態はここに戻りアドレスとCCRが入っている*/     unsigned long int Ber0;   /*ここより下のBer0～Ber7は各レジスタの保存領域*/     unsigned long int Ber1;     unsigned long int Ber2;     unsigned long int Ber3;     unsigned long int Ber4;     unsigned long int Ber5;     unsigned long int Ber6;     unsigned long int Ber7; /*初期状態ではstack0をさしている*/ } context_t; context_t context0,context1; /*コンテキストバッファの実体*/ int tasksw=0; /* 0 または 1 ：どちらのタスクが実行されているかを示している*/ unsigned long int Ber0;  /*ER0の退避場所　タスクスイッチャ起動直後にちょっと使う*/ const unsigned long int buff0Address=(unsigned long int)&context0.Ber0; const unsigned long int buff1Address=(unsigned long int)&context1.Ber0; const unsigned long int stackPtr0Address=(unsigned long int)&context0.Ber7; const unsigned long int stackPtr1Address=(unsigned long int)&context1.Ber7; unsigned long int systemstackPtr;  /*スイッチャ用スタックポインタ退避場所*/ /*コンテキストバッファの中のレジスタの表示　確認用*/ void printContext1(context_t *con) {     SCI1_printf("ER0 %08lx    ",con->Ber0);     SCI1_printf("ER4 %08lx\n",con->Ber4);     SCI1_printf("ER1 %08lx    ",con->Ber1);     SCI1_printf("ER5 %08lx\n",con->Ber5);     SCI1_printf("ER2 %08lx    ",con->Ber2);     SCI1_printf("ER6 %08lx\n",con->Ber6);     SCI1_printf("ER3 %08lx    ",con->Ber3);     SCI1_printf("ER7 %08lx\n",con->Ber7); } /*スタックのおわり周辺の表示*/ void printStackArea(context_t *con) {     unsigned long int address=(unsigned long int)(&(con->Ber0));     int i;     address-=0x20;     address&=0xfffffff0;     SCI1_printf("tail of stack + 1 =%05lx\n",&(con->Ber0));     SCI1_printf("address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F\n");     for (i=0; i<0x30; i++,address++) {         if (i%0x10==0) SCI1_printf ("%05lx : ",address);         SCI1_printf("%02x ",*(unsigned char*)address);         if (i%0x10==0xf) SCI1_printf("\n");     } } /*コンテキストバッファのレジスタ表示関数　確認用*/ void printContext(void) {     SCI1_printf("  context for task0\n");     printContext1(&context0);     printStackArea(&context0);     SCI1_printf("  context for task1\n");     printContext1(&context1);     printStackArea(&context1); } main() {     initLed();   /*LEDユニットの初期化　点滅させるが，動作確認用*/     initSCI1();  /*シリアル通信の初期化*/     SCI1_printf("\n\n\n  *** task switcher demo ***\n\n");     initTimer01Int(500); /*時間割り込み500msec ITUch0,1使用　このタイミングでタスク切り替えが起こる*/     E_INT();        /*CPU割り込み許可*/     /*コンテキストバッファにコンテキストを２つの作成*/     context0.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task0;     context0.Ber7=(unsigned long int)&(context0.stack0);     SCI1_printf("task0,stack,er7=%p %08lx %08lx\n", task0, context0.stack0.returnAddress, context0.Ber7);     context1.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task1;     context1.Ber7=(unsigned long int)&(context1.stack0);     SCI1_printf("task1,stack,er7=%p %08lx %08lx\n", task1, context1.stack0.returnAddress, context1.Ber7);         printContext();     startTimer01();  /*時間割り込みタイマスタートch0,ch1*/     /*ここまでで2つのタスクの起動準備完了。最初はtask0を起動する*/     tasksw=0; #pragma asm     mov.l  er7,  @_systemstackPtr  ;自分のスタックポインタを退避     mov.l  @_stackPtr0Address, er0 ;タスク0のスタックポインタを設定（復帰と同じ手順）     mov.l  @er0, er7               ;     (er0経由でer7(=SP)に設定)     rte                            ;ReTurn from Exception によりタスク0起動 #pragma endasm } /*end of main*/ /*この作業はおまけ，インターバルタイマの動作が監視できる*/ void blinkLED() {     static int tick=0;     if (tick==1) {         turnOnLed(0);         turnOffLed(1);     } else {         turnOffLed(0);         turnOnLed(1);     }     tick=1-tick; } /*ベクトルテーブルの設定*/ #pragma asm     .SECTION    MYVEC, DATA, LOCATE=H'000070     .ORG        H'000070  ;IMIA1     .DATA.L     _TaskSwitcher     .SECTION    P,CODE,ALIGN=2 ;これを忘れてはいけない #pragma endasm /* インターバルタイマ割り込みで起動するルーチン／タスクスイッチャ本体 タスク切り替えの作業を行う TaskSwitcherでは次のことを行う （１）現在のタスクがtask0,task1のどちらであったか検出 （２）現在の全レジスタをcontext0，またはcontext1として保存 （３）次のタスクにむけてcontext0，またはcontext1を全レジスタに載せる （４）rteで新タスクを起動（割り込みから戻るふりをする） ただし，タスクスイッチャが起動した時点では，すべてのレジスタは， スイッチャ起動前に動作していたタスクが使用中である。 そのため，スイッチャが起動直後において，全レジスタを保存する前にいくつかの レジスタを使用する場合は，そのレジスタを退避し，作業が終了した時点で復帰させ 全レジスタをコンテキスト保存場所に保存する手順となる。以下の★参照 */ #pragma asm _TaskSwitcher:                   ; function: TaskSwitcher     ;タイマユニットに割り込みを受け付けたことを知らせる     BCLR.B #0,@H'FFFF71:8         ;ITU1.TSR.BIT.IMFA=0;     ; ** 旧コンテキスト保存 **     mov.l  er0,  @_Ber0  ;直前タスク番号確認のためER0を使いたいのでER0を退避★↓     mov.w  @_tasksw, r0     cmp.w  #1, r0         ;r0が1であるかどうか調べる     beq    RETUNEDFROMTASK1  ;直前がタスク１，次がタスク０ならジャンプ RETUNEDFROMTASK0:     mov.w #1, r0          ;次のタスクはタスク1     mov.w  r0,  @_tasksw  ;この段階で変数taskswの中身は次のコンテキスト番号     ;直前はタスク０だったのでコンテキスト０に保存する準備     mov.l  @_stackPtr0Address, er0     bra SAVECONTEXT RETUNEDFROMTASK1:     mov.w #0, r0          ;次のタスクはタスク0     mov.w  r0,  @_tasksw  ;この段階で変数taskswの中身は次のコンテキスト番号     ;直前はタスク１だったのでコンテキスト１に保存する準備     mov.l  @_stackPtr1Address, er0 SAVECONTEXT:     ;コンテキストの保存     mov.l  er7, @er0  ;er0の指しているアドレスにer7(=SP)を保存する     mov.l  er0, er7   ;er0の値をer7(=SP)に設定する     mov.l  @_Ber0,  er0                            ;ER0を使い終えたので復帰★↑     push.l er6     push.l er5     push.l er4     push.l er3     push.l er2     push.l er1     push.l er0     ;この段階で，すべてのレジスタをスイッチャが自由に使えるようになった     mov.l  @_systemstackPtr,  er7 ;自分(スイッチャ)用のスタックの復帰     ;この段階で，スイッチャ用のスタックが使えるようになった     jsr @_printContext            ;contextのスナップショット（確認用）     jsr @_blinkLED                ;LED点滅　（動作点検用）     mov.l  er7,  @_systemstackPtr ;自分(スイッチャ)用のスタックの保存     ; ** 次に実行すべき新コンテキスト設定 **     mov.w  @_tasksw, r0  ;変数taskswの中身は次のタスク番号である     cmp.w  #1, r0     beq    SETREADYTASK1  ;新タスクが１ならジャンプ SETREADYTASK0:     ;コンテキスト０用のスタックを指すようにスタックポインタを設定     mov.l  @_buff0Address, er7     bra SETCONTEXTANDGO SETREADYTASK1:     ;コンテキスト１用のスタックを指すようにスタックポインタを設定     mov.l  @_buff1Address, er7 SETCONTEXTANDGO:     ;コンテキストを復旧させて，次のタスク起動     pop.l  er0     pop.l  er1     pop.l  er2     pop.l  er3     pop.l  er4     pop.l  er5     pop.l  er6     pop.l  er7     rte                            ;ReTurn from Exception により新タスク起動 #pragma endasm

実行結果 （ER7がスタックポインタ）

*** task switcher demo *** task0,stack,er7=00000E4E 00000e4e 000fefa4 task1,stack,er7=00000E7E 00000e7e 000ff048   context for task0 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000fefa4 tail of stack + 1 =fefa8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef80 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fef90 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fefa0 : 00 00 00 00 00 00 0e 4e 00 00 00 00 00 00 00 00   context for task1 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000ff048 tail of stack + 1 =ff04c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff020 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff030 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff040 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0e 7e 00 00 00 00 task0    0 task0    1 task0    2 task0    3 task0    4 task0    5 task0    6 task0    7 task0    8 task0    9 task0   10 task0   11 task0   12 task0   13 task0   14 task0   15 task0   16 task0   17 task0   18 task0   19 task0   20 task0   21 task0   22 task0   23 task0   24 task0   25 task0   26 task0   27 task0   28 task0   29 task0   30 task0   31 task0   32 task0   33 task0   34 task0   35 task0   36 task0   37 task0   38 task0   39 task0   40 task0   41 task0   42 task0   43 task0   44 task0   45 task0   46 task0   47 task0   48   context for task0 ER0 03be0014    ER4 00000000 ER1 00000011    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 000f0030 ER3 00000000    ER7 000fefa0 tail of stack + 1 =fefa8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef80 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0f 00 48 00 00 fef90 : 00 04 00 00 0c b4 00 0f ef a6 00 0f 00 30 00 00 fefa0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 03 be 00 14 00 00 00 11   context for task1 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000ff048 tail of stack + 1 =ff04c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff020 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff030 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff040 : 00 00 00 00 00 00 00 00 48 00 0e 7e 00 00 00 00 task1 1000 task1 1001 task1 1002 task1 1003 task1 1004 task1 1005 task1 1006 task1 1007 task1 1008 task1 1009 task1 1010 task1 1011 task1 1012 task1 1013 task1 1014 task1 1015 task1 1016 task1 1017 task1 1018 task1 1019 task1 1020 task1 1021 task1 1022 task1 1023 task1 1024 task1 1025 task1 1026 task1 1027 task1 1028   context for task0 ER0 03be0014    ER4 00000000 ER1 00000011    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 000f0030 ER3 00000000    ER7 000fefa0 tail of stack + 1 =fefa8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef80 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0f 00 48 00 00 fef90 : 00 04 00 00 0c b4 00 0f ef a6 00 0f 00 30 00 00 fefa0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 03 be 00 14 00 00 00 11   context for task1 ER0 00390014    ER4 00000000 ER1 00000013    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000404 ER3 00000000    ER7 000ff044 tail of stack + 1 =ff04c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff020 : 06 be 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff030 : 00 00 00 00 00 04 00 00 0c b4 00 0f f0 4a 00 00 ff040 : 04 04 00 00 21 00 0e 44 00 00 0e a4 00 39 00 14 task0   49 task0   50 task0   51 task0   52 task0   53 task0   54 task0   55 task0   56 task0   57 task0   58 task0   59 task0   60 task0   61 task0   62 task0   63 task0   64 task0   65 task0   66 task0   67 task0   68 task0   69 task0   70 task0   71 task0   72 task0   73 task0   74 task0   75 task0   76 task0   77   context for task0 ER0 02a80014    ER4 00000000 ER1 00000012    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 000f004d ER3 00000000    ER7 000fefa0 tail of stack + 1 =fefa8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef80 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0f 00 48 00 00 fef90 : 00 04 00 00 0c b4 00 0f ef a6 00 0f 00 4d 00 00 fefa0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 02 a9 00 14 00 00 00 12   context for task1 ER0 00390014    ER4 00000000 ER1 00000013    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000404 ER3 00000000    ER7 000ff044 tail of stack + 1 =ff04c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff020 : 06 be 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff030 : 00 00 00 00 00 04 00 00 0c b4 00 0f f0 4a 00 00 ff040 : 04 04 00 00 21 00 0e 42 00 00 0e a4 00 39 00 14 task1 1029 task1 1030 task1 1031 task1 1032 task1 1033 task1 1034 task1 1035 task1 1036 task1 1037 task1 1038 task1 1039 task1 1040 task1 1041

stackにはtask0の先頭アドレスe4eが見える stackにはtask1の先頭アドレスe7eが見える スタックの末尾アドレスはfefa7 タスク起動前のスタックの様子 戻り番地として開始アドレス000e4e(task0)が設定 スタックの末尾アドレスはff04b タスク起動前のスタックの様子 戻り番地として開始アドレス000e7e(task1)が設定 タスク0が起動 タスク0が戻ってきた ER0,ER1,ER5,ER6が使われている スタックはfefa0からfefa7まで 使われている 21がCCR，000e42が戻り番地 スタックは後ろから前に向けて使用される こちらはまだ使われていない タスク1が起動 タスク1が戻ってきた タスク0のコンテキストは変化していない ER0,ER1,ER6が使われている スタックはff044からff04bまで 使われている 21がCCR，000e44が戻り番地 タスク0が起動 タスク0が戻ってきた ER0,ER1,ER6が使われている スタックはfefa0からfefa7まで 使われている

【４】割り込み時にタスクを切り替えるアイディア　その２

【３】のプログラムは，コンテキストの存在そのものに焦点を当てているため，レジスタ保存領域が固定されており，タスク切り替えをイメージするにはよいが，切り替え操作がスマートではない。
そこで，コンテキスト保存領域を次のように使うと切り替え操作が楽になる。（プログラム記述が楽になる）
レジスタ退避領域を別に設けるのではなく，タスクが使用中のスタック上に退避させ，スタックポインタのみ特別に退避させる。
この方法は，レジスタ保存領域が固定されていないため，とらえにくいが，コンテキスト切り替えはスマートになる。

タスク切り替え処理に来た時とタスク復帰時のスタックの状態は先の例と同じだが，コンテキストが保存されている段階では，レジスタER0..ER6もスタック上に載せるため，スタックポインタはさらに先を（若いアドレス側を）指すようになっている。

上が若いアドレス，スタックポインタが指しているところ以下が有効なデータ ER0..ER7はそれぞれ4バイトで退避される

コンテキストの保存領域とスタックの状態

この考え方に従って作ったデモプログラムを次に示す。
割り込み処理は関数TaskSwitcher()（アセンブリ言語表現は_TaskSwitcher）である。

TaskSwitcher()の作業でタスク０からタスク１に切り替わる時の手順 （逆方向の切り替えも同様になる）

タスク切り替えルーチン（割り込み処理ルーチン）に来た時 汎用レジスタER0..ER6をpush命令でタスク0領域のスタックの一番上にのせる。 ↓ 直前のタスク番号を考慮して スタックポインタ（ER7）をコンテキスト0のER7保存場所に保存 （ここまででスタック０のコンテキストの保存完了） ↓ タスクスイッチャが自分の仕事を行うことができるところなので スイッチャの状況を表示することができる。 ↓ コンテキスト１のER7保存場所からスタックポインタ（ER7）に復帰 ↓ スタック１よりpop命令により汎用レジスタER6..ER0を復帰 スタックの性質により、popの順番が逆になることに注意 ↓ この段階で「タスク１の戻り番地とCCR」がタスク１のスタックの一番上にある。 ↓ 「rte」命令でタスク１の実行に戻る

ダウンロード

ここで１つのプログラム例だけを提示するが，ダウンロードファイルには２つプログラムが入っている。
１つは，2つのタスクを切り替えながら作業を行うプログラムである。もう1つは，基本的に動作は同じだが，
コンテキスト領域やスタックを表示しながら，2つのタスクを行うプログラムである。

次のプログラムは，コンテキスト領域やスタックを表示しながら，2つのタスクを行うプログラムである。
実行結果ではタスク切り替えが成功している様子がわかる。切り替え時に２つのコンテキスト保存状態の表示を行なっている。
また，タスク切り替え処理に入ったことを確認するために，LEDを点滅させている。

タスク切り替えデモプログラム　taskSwitcherDemoB2.c

/********************************************************** インターバルタイマ割り込みによって２つのタスクの切り替えを行う **********************************************************/ #include <3048fone.h> #include "h8_3048fone.h" /***************　２つのタスクの実体　ここから　********************/ void msecwait(int msec) /*mesc間なにもしない時間稼ぎ関数*/ {     int i,j;     for (i=0;i<msec;i++) {         for (j=0;j<1588;j++);    /*1588は実測によって求めた値*/     } } void task0(void) {     int cnt=0;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task0 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==100) cnt=0;     } } void task1(void) {     int cnt=1000;     while (1) {         D_INT();  /*このデモでは通信中は割り込み禁止にしてリソースの競合を避けている*/         SCI1_printf("task1 %4d\n",cnt);         E_INT();         msecwait(20);         cnt++;         if (cnt==1100) cnt=1000;     } } /***************　２つのタスクの実体　ここまで　********************/ typedef union {     unsigned char Bccr;     unsigned long int returnAddress; } stack_t; typedef struct {     unsigned long int Ber7;   /*初期状態ではBer0をさしている*/     unsigned char stack[128]; /*stack～stack0の合わさったものが実際のスタック*/     unsigned long int Ber0;   /*初期状態だけER0があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber1;   /*初期状態だけER1があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber2;   /*初期状態だけER2があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber3;   /*初期状態だけER3があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber4;   /*初期状態だけER4があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber5;   /*初期状態だけER5があると考える，後はスタックの一部*/     unsigned long int Ber6;   /*初期状態だけER6があると考える，後はスタックの一部*/     stack_t stack0;           /*初期状態はここに戻りアドレスとCCRが入っている*/ } context_t; context_t context0,context1; /*コンテキストバッファの実体*/ int tasksw=0; /* 0 または 1 稼働中のタスク番号*/ unsigned long int systemstackPtr;  /*スイッチャ用スタックポインタ退避場所*/ /*コンテキストバッファの中のレジスタの表示　確認用*/ void printContext1(context_t *con) {     unsigned long int *currentPtr=(unsigned long int *)(con->Ber7);     SCI1_printf("ER0 %08lx    ",currentPtr[0]);     SCI1_printf("ER4 %08lx\n",  currentPtr[4]);     SCI1_printf("ER1 %08lx    ",currentPtr[1]);     SCI1_printf("ER5 %08lx\n",  currentPtr[5]);     SCI1_printf("ER2 %08lx    ",currentPtr[2]);     SCI1_printf("ER6 %08lx\n",  currentPtr[6]);     SCI1_printf("ER3 %08lx    ",currentPtr[3]);     SCI1_printf("ER7 %08lx\n",con->Ber7); } /*スタックのおわり周辺の表示*/ void printStackArea(context_t *con) {     unsigned long int address=(unsigned long int)(&(con->stack0))+4;     int i;     SCI1_printf("tail of stack + 1 =%05lx\n",address);     address-=0x30;     address&=0xfffffff0;     SCI1_printf("address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F\n");     for (i=0; i<0x40; i++,address++) {         if (i%0x10==0) SCI1_printf ("%05lx : ",address);         SCI1_printf("%02x ",*(unsigned char*)address);         if (i%0x10==0xf) SCI1_printf("\n");     } } /*コンテキストバッファのレジスタ表示関数　確認用*/ void printContext(void) {     SCI1_printf("  context for task0\n");     printContext1(&context0);     printStackArea(&context0);     SCI1_printf("  context for task1\n");     printContext1(&context1);     printStackArea(&context1); } main() {     initLed();   /*LEDユニットの初期化　点滅させるが，動作確認用*/     initSCI1();  /*シリアル通信の初期化*/     SCI1_printf("\n\n\n  *** task switcher demo ***\n\n");     initTimer01Int(500); /*時間割り込み500msec ITUch0,1使用　このタイミングでタスク切り替えが起こる*/     E_INT();        /*CPU割り込み許可*/     /*コンテキストバッファにコンテキストを２つの作成*/     context0.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task0;     context0.Ber7=(unsigned long int)&context0.Ber0;     SCI1_printf("task0,stack,er7=%p %08lx %08lx\n", task0, context0.stack0.returnAddress, context0.Ber7);     context1.stack0.returnAddress=(unsigned long int)task1;     context1.Ber7=(unsigned long int)&context1.Ber0;     SCI1_printf("task1,stack,er7=%p %08lx %08lx\n", task1, context1.stack0.returnAddress, context1.Ber7);          printContext();     startTimer01();  /*時間割り込みタイマスタートch0,ch1*/     /*ここまでで2つのタスクの起動準備完了。最初はtask0を起動する*/     tasksw=0; #pragma asm     mov.l  er7,  @_systemstackPtr  ;スイッチャのスタックポインタを退避     mov.l  @_context0, er7 ;タスク0のスタックポインタを復帰                            ; context0とcontext0.Ber7は同じアドレス     pop.l  er0     pop.l  er1     pop.l  er2     pop.l  er3     pop.l  er4     pop.l  er5     pop.l  er6     rte                            ;ReTurn from Exception によりタスク起動 #pragma endasm } /*end of main*/ /*ベクトルテーブルの設定*/ #pragma asm     .SECTION    MYVEC, DATA, LOCATE=H'000070     .ORG        H'000070  ;IMIA1     .DATA.L     _TaskSwitcher     .SECTION    P,CODE,ALIGN=2 ;これを忘れてはいけない #pragma endasm /* インターバルタイマ割り込みで起動するルーチン，タスク切り替えの作業を行う TaskSwitcherでは次のことを行う （１）現在のタスクがtask0,task1のどちらであったか検出 （２）現在の全レジスタをcontext0，またはcontext1として保存 （３）次のタスクにむけてcontext0，またはcontext1を全レジスタに載せる （４）rteで新タスクを起動（割り込みから戻るふりをする） */ #pragma asm _TaskSwitcher:                   ; function: TaskSwitcher     ;タイマユニットに割り込みを受け付けたことを知らせる     BCLR.B #0,@H'FFFF71:8         ;ITU1.TSR.BIT.IMFA=0;     ; ** 旧コンテキスト保存 **     push.l er6     push.l er5     push.l er4     push.l er3     push.l er2     push.l er1     push.l er0     mov.w  @_tasksw, r0  ;直前のタスク番号の取得     cmp.w  #1, r0     beq RETURNEDFROMTASK1 RETURNEDFROMTASK0:     ;直前がタスク0のときのタスクスイッチ作業     mov.w #1, r0         ;次のタスク番号は1     mov.w r0, @_tasksw   ;次のタスク番号を変数taskswに保存     ;スタックポインタをコンテキスト0のBer7に保存     mov.l  er7,  @_context0; (context0とcontext0.Ber7は同じアドレス)     ;動作状態の表示     mov.l  @_systemstackPtr,  er7 ;スイッチャのスタックポインタの復帰     jsr @_printContext            ;contextのスナップショット（確認用）     jsr @_blinkLED                ;LED点滅　（動作点検用）ここでは何をしてもよいことの検証     mov.l  er7,  @_systemstackPtr ;自分用のスタックの保存     ;コンテキスト1のBer7をスタックポインタにセット     mov.l  @_context1, er7 ; (context1とcontext1.Ber7は同じアドレス)     bra GONEXTTASK RETURNEDFROMTASK1:     ;直前がタスク1のときのタスクスイッチ作業     mov.w #0, r0         ;次のタスク番号は0     mov.w r0, @_tasksw   ;次のタスク番号を変数taskswに保存     ;スタックポインタをコンテキスト１のBer7に保存     mov.l  er7,  @_context1; (context1とcontext1.Ber7は同じアドレス)     ;動作状態の表示     mov.l  @_systemstackPtr,  er7 ;スイッチャのスタックポインタの復帰     jsr @_printContext            ;contextのスナップショット（確認用）     jsr @_blinkLED                ;LED点滅　（動作点検用）ここでは何をしてもよいことの検証     mov.l  er7,  @_systemstackPtr ;自分用のスタックの保存     ;コンテキスト0のBer7をスタックポインタにセット     mov.l  @_context0, er7 ; (context0とcontext0.Ber7は同じアドレス) GONEXTTASK:     pop.l  er0     pop.l  er1     pop.l  er2     pop.l  er3     pop.l  er4     pop.l  er5     pop.l  er6     rte #pragma endasm /*この作業はおまけ，インターバルタイマの動作が監視できる*/ void blinkLED() {     static int tick=0;     if (tick==1) {         turnOnLed(0);         turnOffLed(1);     } else {         turnOffLed(0);         turnOnLed(1);     }     tick=1-tick; }

実行結果 （ER7がスタックポインタ）

*** task switcher demo *** task0,stack,er7=00000E4E 00000e4e 000fefa8 task1,stack,er7=00000E7E 00000e7e 000ff04c   context for task0 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000fefa8 tail of stack + 1 =fefc8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef90 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fefa0 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fefb0 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fefc0 : 00 00 00 00 00 00 0e 4e 00 0f f0 4c 00 00 00 00   context for task1 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000ff04c tail of stack + 1 =ff06c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff030 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff040 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff050 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff060 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0e 7e 00 00 00 00 task0    0 task0    1 task0    2 task0    3 task0    4 task0    5 task0    6 task0    7 task0    8 task0    9 task0   10 task0   11 task0   12 task0   13 task0   14 task0   15 task0   16 task0   17 task0   18 task0   19 task0   20 task0   21 task0   22 task0   23 task0   24 task0   25 task0   26 task0   27 task0   28 task0   29 task0   30 task0   31 task0   32 task0   33 task0   34 task0   35 task0   36 task0   37 task0   38 task0   39 task0   40 task0   41 task0   42 task0   43 task0   44 task0   45 task0   46 task0   47 task0   48   context for task0 ER0 03c00014    ER4 00000000 ER1 00000011    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000030 ER3 00000000    ER7 000fefa4 tail of stack + 1 =fefc8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef90 : 03 5a 00 2b 00 00 03 3c 00 0a 00 00 06 be 00 00 fefa0 : 00 00 00 00 03 be 00 14 00 00 00 11 00 00 00 00 fefb0 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 30 fefc0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 00 0f f0 4c 00 00 00 00   context for task1 ER0 00000000    ER4 00000000 ER1 00000000    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000000 ER3 00000000    ER7 000ff04c tail of stack + 1 =ff06c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff030 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff040 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff050 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff060 : 00 00 00 00 00 00 00 00 48 00 0e 7e 00 0f fe f8 task1 1000 task1 1001 task1 1002 task1 1003 task1 1004 task1 1005 task1 1006 task1 1007 task1 1008 task1 1009 task1 1010 task1 1011 task1 1012 task1 1013 task1 1014 task1 1015 task1 1016 task1 1017 task1 1018 task1 1019 task1 1020 task1 1021 task1 1022 task1 1023 task1 1024 task1 1025 task1 1026   context for task0 ER0 03be0014    ER4 00000000 ER1 00000011    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000030 ER3 00000000    ER7 000fefa4 tail of stack + 1 =fefc8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef90 : 03 5a 00 2b 00 00 03 3c 00 0a 00 00 06 be 00 00 fefa0 : 00 00 00 00 03 c0 00 14 00 00 00 11 00 00 00 00 fefb0 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 30 fefc0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 00 0f f0 4c 00 00 00 00   context for task1 ER0 0000135f    ER4 00000000 ER1 00000300    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000402 ER3 00000000    ER7 000ff04c tail of stack + 1 =ff06c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff030 : 20 00 00 00 03 5a 00 2b 00 00 03 3c 00 0a 00 00 ff040 : 06 be 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 13 5f ff050 : 00 00 03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff060 : 00 00 00 00 00 00 04 02 00 00 0e 9e 00 0f ff 08 task0   49 task0   50 task0   51 task0   52 task0   53 task0   54 task0   55 task0   56 task0   57 task0   58 task0   59 task0   60 task0   61 task0   62 task0   63 task0   64 task0   65 task0   66 task0   67 task0   68 task0   69 task0   70 task0   71 task0   72 task0   73 task0   74   context for task0 ER0 03310014    ER4 00000000 ER1 0000000f    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 0000004a ER3 00000000    ER7 000fefa4 tail of stack + 1 =fefc8 address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F fef90 : 03 5a 00 2b 00 00 03 3c 00 0a 00 00 06 be 00 00 fefa0 : 00 00 00 00 03 31 00 14 00 00 00 0f 00 00 00 00 fefb0 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 4a fefc0 : 21 00 0e 42 00 00 0e 72 00 0f f0 4c 00 00 00 00   context for task1 ER0 0000135f    ER4 00000000 ER1 00000300    ER5 00000000 ER2 00000000    ER6 00000402 ER3 00000000    ER7 000ff04c tail of stack + 1 =ff06c address +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F ff030 : 20 00 00 00 03 5a 00 2b 00 00 03 3c 00 0a 00 00 ff040 : 06 be 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 13 5f ff050 : 00 00 03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff060 : 00 00 00 00 00 00 04 02 40 00 0e 9e 00 0f ff 08 task1 1027 task1 1028 task1 1029 task1 1030 task1 1031 task1 1032 task1 1033 task1 1034 task1 1035 task1 1036 task1 1037 task1 1038 task1 1039 task1 1040 task1 1041 task1 1042 task1 1043 task1 1044 task1 1045 task1 1046 task1 1047 task1 1048 task1 1049

stackにはtask0の先頭アドレスe4eが見える stackにはtask1の先頭アドレスe7eが見える スタックの末尾アドレスはfefc7 タスク起動前のスタックの様子 fefa8から未使用のER0..ER6が保存 戻り番地として開始アドレスが設定 スタックの末尾アドレスはff06b タスク起動前のスタックの様子 ff04cから未使用のER0..ER6が保存 戻り番地として開始アドレスが設定 タスク0が起動 タスク0が戻ってきた ER0,ER1,ER5,ER6が使われている スタックはfefa4からfefc7まで 使われている fefa4からER0..ER6が順に保存されているのがわかる 61がCCR，000e42が戻り番地 スタックは後ろから前に向けて使用される こちらはまだ使われていない タスク1が起動 タスク1が戻ってきた タスク0のコンテキストは変化していない ER0,ER1,ER5,ER6が使われている スタックはff04cからff06bまで 使われている ff04cからER0..ER6が順に保存されているのがわかる 00がCCR，0009f0が戻り番地 タスク0が再開した

課題１　「2つのタスク切り替えのプログラム」を２つ紹介してあるが， 読み取って，自分の言葉でタスク切り替えの要点を説明しなさい。 （mtsk01.txt）

課題２　「2つのタスク切り替えのプログラム」を２つ紹介してあるが，どちらかを改造して3つのタスクが順番に 動作するプログラムを作成し，報告しなさい。 プログラミングは「４」のtaskSwitcherDemoB1.c，taskSwitcherDemoB2.cを使った方が容易かもしれない。 ただし3つ目のタスクは task2 10001 task2 10002 task2 10003   : のように先の2つの例（taskSwitcherDemo1.c，taskSwitcherDemo2.c）と同様に表示するものとする。 提出課題には2周分（task0→task1→task2→task0→task1→task2）の実行結果を貼付すること。 ヒント　現行の２つのタスクに加え，３つ目のタスクを用意する。コンテキストバッファも3つ必要となる。 現在どのタスクを実行しているかを示す変数taskswは0,1,2を繰り返すようにする。 タスクスイッチャは起動時にtaskswを見て，コンテキストを対応するコンテキストバッファに退避させる。 （taskswが0なら，コンテキストバッファ0に，taskswが1なら，コンテキストバッファ1に，..） taskswの値を変化させる。（0→1,1→2,2→0） 変化したtaskswを見ながら対応するコンテキストバッファの内容をコンテキストに戻す。 rteでタスクスイッチャ終了。 （mtsk02.txt）