FreeRTOS中断管理 | FreeRTOS五

news2025/1/10 23:30:37

说明：

一、中断基础

1.1、中断理解

1.2、中断执行步骤

1.3、中断寄存器选择位

1.4、中断优先级分类

二、中断优先级分组设置

2.1、分类

2.2、特点

三、中断有关寄存器

3.1、SHPR1寄存器

3.2、SHPR2寄存器

3.3、SHPR3寄存器

3.4、FreeRTOS中配置PendSV、Systick中断优先级步骤

四、FreeRTOS中断管理

4.1、中断有关函数

4.2、中断示例

说明：

1）以下内容多为概念了解与步骤分析

2）暂无个人示例代码，使用的是FreeRTOS的示例代码

3）若想移植代码测试的，请移步其它地方寻找，下文内容暂无个人示例代码供测试

关于其它：

1）操作系统：win 10

2）平台：keil 5 mdk

3）语言：c语言

4）板子：STM32系列移植FreeRTOS

一、中断基础

1.1、中断理解

让CPU打断正常运行的程序，转而去处理的事件（程序），称为中断。

1.2、中断执行步骤

1）中断请求，外设产生中断请求（GPIO外部中断、定时器中断）；

2）响应中断，CPU停止执行当前程序，转而去处理中断程序（ISR）；

3）退出中断，返回被中断打断的程序位置，继续执行程序。

1.3、中断寄存器选择位

1）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；
2）但STM32，只用了中断优先级配置寄存器的高4位[7 : 4]（如下图1），所以STM32提供了最大16级的中断优先等级，用于表达优先级没有实现，读回零；

图1

1.4、中断优先级分类

1）STM32的中断优先级可以分为抢占优先级和子优先级

2）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

3）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

二、中断优先级分组设置

2.1、分类

可以分为5种，如下图2：

图2

2.2、特点

1）低于宏定义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
(调用函数HAL_ NVIC_ SetPriorityGrouping(NVIC PRIORITYGROUP_4）这是HAL库，标准库应该是：NVIC_ SetPriorityGrouping(NVIC PRIORITYGROUP_4）

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

三、中断有关寄存器

3.1、SHPR1寄存器

寄存器地址：0xE000ED18

3.2、SHPR2寄存器

寄存器地址：0xE000ED1C

3.3、SHPR3寄存器

寄存器地址：0xE000ED20

具体如下图3（来自Cortex M3权威指南（中文）第286页中）：

图3

3.4、FreeRTOS中配置PendSV、Systick中断优先级步骤

1）SHPR3寄存器地址获取，左移16位得到设置PendSV的寄存器地址

2）SHPR3寄存器地址获取，左移24位得到设置Systick的寄存器地址

3）通过一系列赋值，最后一步是进行汇编操作直接赋值给寄存器，进行配置，最后设置出PendSV与Systick的优先级为15，最低优先级

四、FreeRTOS中断管理

4.1、中断有关函数

关中断函数原型：portDISABLE_INTERRUPTS()

如果使用的移植支持 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY（或 configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY）常量，那么 taskDISABLE_interrupts 将禁用所有中断，或在 configMAX_SYSCALL_INTRUPT_PROJECT 设置之前屏蔽（禁用）中断。检查 taskDISABLE_INTERRUPTS 在使用的移植中的实现。

如果使用的移植不支持 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 常量，那么 taskDISABLE_INTERRUPTS() 将对所有可屏蔽的中断进行全局禁用。

通常情况下不会直接调用该宏，而是使用 taskENTER_CRITICAL() 和 taskEXIT_CRITICAL() 来替代。

开中断函数原型：portENABLE_INTERRUPTS()

启用微控制器中断的宏。

通常情况下不会直接调用该宏，而是使用 taskENTER_CRITICAL() 和 taskEXIT_CRITICAL() 来替代。

4.2、中断示例

板子不在身边，无法测试，之后补上。以下是FreeRTOS官方示例：

/* A function that makes use of a critical section. */
void vDemoFunction( void )
{
    /* Enter the critical section.  In this example, this function is itself called
    from within a critical section, so entering this critical section will result
    in a nesting depth of 2. */
    taskENTER_CRITICAL();

    /* Perform the action that is being protected by the critical section here. */

    /* Exit the critical section.  In this example, this function is itself called
    from a critical section, so this call to taskEXIT_CRITICAL() will decrement the
    nesting count by one, but not result in interrupts becoming enabled. */
    taskEXIT_CRITICAL();
}

/* A task that calls vDemoFunction() from within a critical section. */
void vTask1( void * pvParameters )
{
    for( ;; )
    {
        /* Perform some functionality here. */

        /* Call taskENTER_CRITICAL() to create a critical section. */
        taskENTER_CRITICAL();


        /* Execute the code that requires the critical section here. */


        /* Calls to taskENTER_CRITICAL() can be nested so it is safe to call a
        function that includes its own calls to taskENTER_CRITICAL() and
        taskEXIT_CRITICAL(). */
        vDemoFunction();  

        /* The operation that required the critical section is complete so exit the
        critical section.  After this call to taskEXIT_CRITICAL(), the nesting depth
        will be zero, so interrupts will have been re-enabled. */
        taskEXIT_CRITICAL();
    }
}