【FreeRTOS】——中断优先级设置中断相关寄存器临界段代码保护调度器挂起与恢复

目录

前言：

一、中断优先级设置

二、中断相关寄存器（STM32-Cortex M3）

三、临界段代码保护

四、任务调度器的挂起和恢复

总结：

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前言：

博客笔记根据正点原子视频教程编辑，仅供学习交流使用！

一、中断优先级设置

①中断概念回顾

让CPU打断正常运行的程序，转而去处理紧急的事件（程序），就叫中断。可简单概括为以下三步：

                   

② 优先级分组设置

ARM Cortex-M 使用了 8 位宽的寄存器（256级）来配置中断的优先等级，这个寄存器就是中断优先级配置寄存器。但STM32，只用了中断优先级配置寄存器的高4位 [7 : 4]，所以STM32提供了最大16级的中断优先等级。

             

 STM32 的中断优先级可以分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级： 抢占优先级高的中断可以打断正在执行但抢占优先级低的中断。子优先级：当同时发生具有相同抢占优先级的两个中断时，子优先级数值小的优先执行。（中断优先级数值越小越优先）

优先级的设置有5 种分配方式，对应着中断优先级分组的 5 个组，通过在在HAL_Init（）中调用函数HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4）即可完成设置（FreeRTOS中常用NVIC_PriorityGroup_4）：

            

 注意：低于5级优先级的中断里才可调用FreeRTOS的API函数。在FreeRTOS中常把4位都设置为抢占优先级即NVIC_PriorityGroup_4。中断优先级数值越小越优先，任务优先级数值越大越优先。

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二、中断相关寄存器（STM32-Cortex M3）

①三个系统中断优先级配置寄存器

一个寄存器是32位的，它的地址是这一段区域的首地址（8位），要设置一个寄存器区域的非首地址（如PendSV和SysTick），通过首地址偏移bit即可。

SHPR1寄存器地址：0xE000ED1

SHPR2寄存器地址：0xE000ED1C

SHPR3寄存器地址：0xE000ED20

         

 注意：PendSV和SysTick设置最低优先级，保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应。即中断可打断任务，但任务不可打断中断。

②三个中断屏蔽寄存器

  

注意：FreeRTOS利用的BASEPRI这个寄存器完成对中断的管理。该寄存器屏蔽优先级低于某个阈值（或优先级号大于某个值）的中断，如BASEPRI设置为0x50（配置优先级只用到低4位，只用到高四位[7:4]，所以这里写的是5向左偏移4位的值），代表中断优先级在5~15内的均被屏蔽，0~4的中断优先级正常执行。当BASEPRI设置为0，不关闭任何中断（不是屏蔽所有中断的意思）。

关闭中断优先级在5-15的中断程序示例：

#define portDISABLE_INTERRUPTS() 		vPortRaiseBASEPRI()
static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void ) 
{ uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; __asm {msr basepri, ulNewBASEPRI dsb isb} 
}
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY            ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )  
/*STM32中断优先级只用高4位配置，偏移4位*/
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY        5      
/* FreeRTOS可管理的最高中断优先级 ，也即把BASEPRI设置为0x50*/ 

  

 FreeRTOS说：“我可以中断你，可以让你用我的API函数；我不能中断你，你也不能用我的API函数！”

注意：中断服务函数的优先级需在FreeRTOS所管理的范围内；中断服务函数里边需调用FreeRTOS的API函数，必须使用带“FromISR”后缀的函数。

 开中断代码示例（即BASEPRI设置为0）：

#define portENABLE_INTERRUPTS()		 vPortSetBASEPRI( 0 )
static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI ) 
{ __asm{msr basepri, ulBASEPRI} 
}

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三、临界段代码保护

临界段代码：也叫做临界区，是指那些必须完整运行，不能被打断的代码段。

使用场合：①外设：需严格按照时序初始化的外设，如I2C、SPI等。②系统在自身需求。③用户的某些需求。

能够打断当前程序运行的：中断、任务调度（PendSV相关）。要想程序不被打断，关中断即可（指FreeRTOS所管辖的最高级别中断），因为PendSV是与任务切换有关的一个中断，被设置成了最低优先级，所以关中断后，PendSV（与任务调度器有关）也一定不会响应。

FreeRTOS 在进入临界段代码的时候需要关闭中断，当处理完临界段代码以后再打开中断！

    

 无论是任务级还是中断级临界区本质都是关中断，代码是成对使用的，且支持嵌套，可尽量保持临界段耗时短：

//任务级临界区调用格式示例
taskENTER_CRITICAL() ;
{… …	/* 临界区 */
}
taskEXIT_CRITICAL()	;//中断级临界区调用格式示例（这段写在中断服务函数里）
uint32_t  save_status;
save_status  = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()；
{… …	/* 临界区 */
}
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(save_status );

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四、任务调度器的挂起和恢复

 调用挂起任务调度器的函数时不需要关闭中断；仅仅是防止了任务之间的资源争夺，中断照样可以直接响应。

挂起调度器的方式，适用于临界区位于任务与任务之间；既不用去延时中断，又可以做到临界区的安全。

           

vTaskSuspendAll() ;
{… …	/* 内容 */
}
xTaskResumeAll()	;

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总结：

实时操作系统是嵌入式学习的进阶内容，掌握好在面试时会有巨大优势！

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