1.临界段代码保护简介
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,适用场合如:
- 外设:需严格按照时序初始化的外设:IIC、SPI等等
- 系统:系统自身需求
- 用户:用户需求
什么可以打断当前程序的运行?——中断、任务调度(PendSV)
2.临界段代码保护函数介绍
FreeRTOS 在进入临界段代码的时候需要关闭中断(管理范围内),当处理完临界段代码以后再打开中断,以下是API函数:
- taskENTER_CRITICAL()——任务级进入临界段
- taskEXIT_CRITICAL()——任务级退出临界段
- taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()——中断级进入临界段
- taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()——中断级退出临界段
系统任务调度靠中断,ISR也靠中断,临界区是直接屏蔽了中断,实现代码保护的目的,临界区保护的特点如下:
- 成对使用
- 支持嵌套(中断中临界代码保护不支持)
- 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(返回中断数值,方便恢复):
uint32_t save_status;
save_status = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();
{
… … /* 临界区 */
}
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(save_status );
- 中断中进入和退出临界区,会关闭中断,那为什么中断的内容还会顺利执行呢?
当中断发生时,CPU会自动保存环境,进入中断服务函数。此时虽然在中断服务函数中执行了portENTER_CRITICAL()关闭了中断,该操作是对全局中断标志位的修改,对已经进入执行的中断没有影响,当前这个中断仍然会继续执行完成。- 为什么已经进入的中断不受影响呢?
这是因为每个中断都有自己的堆栈空间,执行上下文环境。关闭中断只是修改了全局中断标志,而不会去修改每个中断栈内部的环境。
3.任务调度器的挂起和恢复
挂起任务调度器,即禁止任务切换,调用此函数不需要关闭中断,下面是API函数:
- vTaskSuspendAll()——挂起任务调度器
- xTaskResumeAll()——恢复任务调度器
任务调度器的挂起与恢复有以下特点:
- 与临界区不同,挂起任务调度器,未关闭中断;
- 它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
使用格式示例:
vTaskSuspendAll() ;
{
… … /* 内容 */
}
xTaskResumeAll() ;
3.1.挂起任务调度器的API函数解析
- 调用一次挂起调度器,变量uxSchedulerSuspended就加一
- uxSchedulerSuspended的值,将会影响Systick触发PendSV中断,即影响任务调度【PendSV函数内容】
3.2.恢复任务调度器的API函数解析
- 调用一次挂起调度器,变量uxSchedulerSuspended就减一
- uxSchedulerSuspended的值为0时,允许调度
- 允许调度后,进行以下过程: