【正点原子FreeRTOS学习笔记】———

【正点原子FreeRTOS学习笔记】————（4）FreeRTOS中断管理

news2024/12/27 11:51:01

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一、什么是中断？（了解）
二、中断优先级分组设置（熟悉）
三、中断相关寄存器（熟悉）
四、FreeRTOS中断管理实验（掌握）

一、什么是中断？（了解）

简介：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
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中断执行机制，可简单概括为三步：
1，中断请求：外设产生中断请求（GPIO外部中断、定时器中断等）
2，响应中断：CPU停止执行当前程序，转而去执行中断处理程序（ISR）
3，退出中断：执行完毕，返回被打断的程序处，继续往下执行

二、中断优先级分组设置（熟悉）

ARM Cortex-M 使用了 8 位宽的寄存器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
在这里插入图片描述
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
注意：中断优先级数值越小越优先

一共有 5 种分配方式，对应着中断优先级分组的 5 个组
在这里插入图片描述
通过调用函数HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4）即可完成设置（在HAL_Init中设置）

特点：
1、低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断里才允许调用FreeRTOS 的API函数

2、建议将所有优先级位指定为抢占优先级位，方便FreeRTOS管理

3、中断优先级数值越小越优先，任务优先级数值越大越优先
在这里插入图片描述

三、中断相关寄存器（熟悉）

三个系统中断优先级配置寄存器，分别为 SHPR1、 SHPR2、 SHPR3
SHPR1寄存器地址：0xE000ED18
SHPR2寄存器地址：0xE000ED1C
SHPR3寄存器地址：0xE000ED20
在这里插入图片描述
FreeRTOS如何配置PendSV和Systick中断优先级？

所以：PendSV和SysTick设置最低优先级
设置最低：保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应

三个中断屏蔽寄存器，分别为 PRIMASK、 FAULTMASK 和BASEPRI
在这里插入图片描述
FreeRTOS所使用的中断管理就是利用的BASEPRI这个寄存器
BASEPRI：屏蔽优先级低于某一个阈值的中断，当设置为0时，则不关闭任何中断
比如： BASEPRI设置为0x50，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

关中断程序示例：

#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) )
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY        5      /* FreeRTOS可管理的最高中断优先级 */

中断优先级在5 ~ 15的全部被关闭

当BASEPRI设置为0x50时：
在这里插入图片描述
在中断服务函数中调度FreeRTOS的API函数需注意：
1、中断服务函数的优先级需在FreeRTOS所管理的范围内
2、在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

开中断程序示例：

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

FreeRTOS中断管理就是利用BASEPRI寄存器实现的

四、FreeRTOS中断管理实验（掌握）

1、实验目的：学会使用FreeRTOS的中断管理！
本实验会使用两个定时器，一个优先级为4，一个优先级为6，注意：系统所管理的优先级范围：5~15，
现象：两个定时器每1s，打印一段字符串，当关中断时，停止打印，开中断时持续打印。

2、实验设计：将设计2个任务：start_task、task1
2个任务的功能如下
在这里插入图片描述
在freertos_demo.c里，设置任务1


/**
 * @brief       start_task
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           /* 进入临界区 */
    /* 初始化TIM3、TIM5 */
    btim_tim3_int_init(10000-1, 7200-1);    //1s计时
    btim_tim5_int_init(10000-1, 7200-1);
    /* 创建任务1 */
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
                (const char*    )"task1",
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK1_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);
    vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */
    taskEXIT_CRITICAL();            /* 退出临界区 */
}

/**
 * @brief       task1
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void task1(void *pvParameters)
{
    uint32_t task1_num = 0;
    
    while (1)
    {
        if (++task1_num == 5)
        {
            printf("FreeRTOS关闭中断\r\n");
            portDISABLE_INTERRUPTS();       /* FreeRTOS关闭中断 */
            delay_ms(5000);
            printf("FreeRTOS打开中断\r\n");
            portENABLE_INTERRUPTS();        /* FreeRTOS打开中断 */
        }
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

在bim.c里配置定时器后，在中断服务函数里设置


/**
 * @brief       定时器更新中断回调函数
* @param        htim:定时器句柄指针
 * @retval      无
 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim == (&g_tim3_handle))
    {
        printf("TIM3输出\r\n");
    }
    else if (htim == (&g_tim5_handle))
    {
        printf("TIM5输出\r\n");
    }
}