[嵌入式]FreeRTOS学习笔记＜中断＞

中断概念

Cortex-M的NVIC最多支持240个IRQ(中断请求)、1个不可屏蔽中断(NMI)、1个Systick(滴答定时器)定时器中断和多个系统异常。

Cortex-M处理器有多个用于管中断和异常的可编程寄存器， 这些寄存器大多数都在 NVIC和系统控制块 (SCB)中， CMSIS将这些寄存器定义为结构体。以 STM32F103为例，打开core_cm3.h，有两个结构体， NVIC_Type和 SCB_Type。NVIC和SCB都位于系统控制空间(SCS)内，SCS的地址从0XE000E000开始。

对于FreeRTOS比较关注的是三个中断屏蔽寄存器：PRIMASK、FAULTMASK和BASEPRI。

优先级

Cortex-M处理器有三个固定优先级和256个可编程优先级，最多128个抢占优先级（因为抢占式最多只能占7bit，留一个给子优先级），但实际的优先级数量是由芯片决定的，大多数为8、16、32级等，比如STM32只有16级(这里用了4bit，所以2的4次是16)，在设计芯片时会裁掉表达优先级低几位，下面是STM32使用Cortex-M的高四位表示优先级：

移植FreeRTOS只能配置组4（只有抢占优先级），因为FreeRTOS中断处理没有子优先级这种情况

优先级设置

每个外部中断都有一个对应的优先级寄存器，每个寄存器占8bit，最大宽度8bit，最小3bit。4个相邻的寄存器可以拼成一个32bit寄存器。在FreeRTOS设置PendSV和Systick的中断优先级的时候都是直接操作地址0xE000ED20

?FreeRTOS中断的屏蔽和开启

(1)FreeRTOS在STM32中中断关闭调用 BASEPRI寄存器。

①只屏蔽优先级低于某一个阈值的中断
1)MOV R0, #0X60
2)MSR BASEPRI, R0

②开启中断
1)FreeRTOS中开启中断是通过对BASEPRI寄存器写0进行的
2)MOV R0, #R0
3)MSR BASEPRI, R0

portENABLE_INTERRUPTS ()//开中断

portDISABLE_INTERRUPTS()//关中断

FreeRTOS中断配置宏

configPRIO_BITS

设置MCU使用几位优先级，STM32使用4位

configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY

设置最低优先级，因为STM32使用了4bit，这里也配置了组4，所以只有抢占优先级0-15，这里15就是最低优先级。

configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

用来设置内核中断优先级，主要是PendSV和Systick中断优先级，这里设置为0xF0（最低优先级是configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY==15，即0x0F，这里要左移4位，得到0xF0），最低的中断优先级。这里写0xFF也行

configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

设置FreeRTOS系统可管理的最大优先级，就是BASEPRI寄存器的阈值。现在的范围是0~15，如果设置为5，也就是高于5的优先级（0~5）不归FreeRTOS管理。

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

是configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY左移4bit来的，低于configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY设置好的阈值，可以安全调用FreeRTOS的API函数，但未被FreeRTOS管理的中断是不能禁止的（就是调用FreeRTOS开关中断时，对这些中断不受影响），其中断函数不能调用FreeRTOS的API函数

临界段代码

指必须完整运行，不能被打断的代码（代码要保证精简），比如有的初始化过程不能被打算。一般都是采用开关中断的方式。FreeRTOS在进入临界段代码时需要关闭中断，处理完临界段代码再打开中断。分以下两种：

任务级临界段代码保护

taskENTER_CRITICAL()和 taskEXIT_CRITICAL()是任务级的临界代码保护，一个进入是任务级的临界段，一个是退出临界段，成对使用。可能会发生临界段嵌套，所以看源码需要一个全局变量uxCriticalNesting++;来保证成对使用。

中断级临界段代码保护

?taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()和 taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()

在中断服务程序使用的

这个中断服务程序的优先级一定要低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY，因为高于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的中断不能调用FreeRTOS的API，避免造成系统紊乱。

以 “FromISR” 结尾的 FreeRTOS 函数是具有中断调用保护的（执行这些函数会进入临界区），但是就算是这些函数，也不可以被逻辑优先级高于? ? ? ? ? ? ? ? ?configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY?的中断服务函数调用

创作打卡挑战赛

赢取流量/现金/CSDN周边激励大奖