操作系统中需要管理的异常

在操作系统中需要管理的异常通常有以下几种：

外部中断
为操作系统提供时钟节拍的时钟中断
系统调用（SVC）

在这三种异常中时钟节拍和系统调用与操作系统运行直接相关，在操作系统实现中需要根据需求在中断服务函数中完成相应的功能。

SysTick

SysTick中断是系统定时器持续进行递减，当数值减为0时将产生中断，在嵌入式操作系统中通常使用该中断来提供对应的时钟节拍，并从队列中查找出是否有需要切换的任务，如果有则将PendSV的挂起位设置为1，当系统中没有其他中断产生的时候，PendSV将执行任务的切换。

在FreeRTOS中，SysTick每一次产生中断都会去查找出处于优先级最高的就绪任务，将他们放入到运行队列中运行，而在一些对实时性要求较高的场合中，例如中断的下半段，中断下半段是一个优先级较高的线程，在未收到中断的时候处于等待状态，直到中断来临，将该任务从等待队列中移出到就绪队列中，并通过返回值告诉用户该任务是否是当前优先级最高的任务，如果是则返回一个pdTRUE，pdTRUE代表可以调用portYIELD_FROM_ISR在中断退出后立即进行任务切换，反之如果用户没有调用该函数，那么中断处理将会被延迟直到下一个SysTick产生。

SVC

SVC是在非特权级的情况下需要执行特权操作时提供的一种服务，通过svc指令可以触发SVC异常，当SVC异常发生后必须立即得到响应，否则将产生HardFault，参数通过寄存器进行传递，当进入到中断后中断处理程序传入的参数执行不同的程序。

例如FreeRTOS中使用SVC来启动第一个任务，在桌面操作系统中使用系统调用来实现了POSIX接口，这也是系统调用的一些例子。

PendSV

使用PendSV可以缓期执行一个异常，当把该异常的优先级设置为最低的时候，任何的中断都可以打断它，直到没有其他中断产生的时候，它才能够被执行。

在这里大家可能会有一些疑惑，为什么需要这样的一个中断？

在嵌入式操作实时系统中需要对外部中断做出快速的响应，如果系统在处理一个外部中断时被上下文切换所打断，那么这个外部中断将被延迟，而且这个延迟是不可预测的，因此为了保证中断的实时性，上下文切换必须在没有其他中断时进行。

外部中断

在外部中断中调用操作系统中提供的函数时需要特别小心，如果在配置时将外部中断的优先级数值设置的比基本优先级屏蔽寄存器中的值还小，那么在中断服务程序中不能够调用操作系统的API，这是由于在中断中调用这些API的时候首先会进入临界段，然后进行数据的读写，而这里屏蔽的中断他们的优先级数值是大于等于BASEPRI的低8位的，如果中断优先级低于该值不受影响，如果在这样的一个优先级更高的中断中使用操作系统的API是不安全的，下面来举例说明：

下面两个串口中断服务程序中使用同一个队列传输数据：