笔记三 FreeRTOS中断
笔记三 FreeRTOS中断
一、中断介绍
1、什么是中断
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。
2、中断执行机制
- 中断请求 ：外设产生中断请求(如：GPIO外部中断、定时器中断…)。
- 响应中断 ：CPU停止执行当前程序，转而执行中断处理程序(ISR)。
- 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
1、中断优先级分组介绍
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(0~15)的中断优先等级。
2、什么是抢占优先级，什么是子优先级
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，子优先级数小的优先执行。
注意 ：中断优先级(抢占优先级和子优先级)数值越小，优先级越高。
3、中断优先级配置方式
一共有5种配置方式，对应着中断优先级分组的5个组。
注意：FreeRTOS中为了方便管理，采用第4号(NVIC_PriorityGroup_4)分配方式。
4、FreeRTOS中对中断优先级的管理
- 低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断才允许调用FreeRTOS的API函数。
- 建议将所有优先级位指定为抢占优先级位，方便FreeRTOS管理。
- 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、中断相关寄存器
1、系统中断优先级配置寄存器
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：0xE000ED18~0xE000ED1B
- SHPR2寄存器地址：0xE000ED1C~0xE000ED1F
- SHPR3寄存器地址：0xE000ED20~0xE000ED23
注意：FreeRTOS主要是使用SHPR3寄存器对PendSV和Systick中断优先级进行设置(设置为最低优先级)。
2、FreeRTOS如何配置PendSV和Systick中断优先级
注意：在FreeRTOS系统中PendSV和SysTick设置最低优先级。
3、为什么将PendSV和SysTick设置最低优先级
保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应。
4、中断屏蔽寄存器
三个中断屏蔽寄存器，分别为PRIMASK、FAULTMASK和BASEPRI 。
FreeRTOS所使用的中断管理就是利用的BASEPRI这个寄存器。
5、BASEPRI中断屏蔽寄存器
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
6、FreeRTOS的关中断程序
7、FreeRTOS的开中断程序
8、中断服务函数调用FreeRTOS的API函数需注意
- 中断服务函数的优先级需在FreeRTOS所管理的范围内。
- 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。
FreeRTOS临界段代码保护
一、临界段代码保护简介
1、什么是临界段
临界段代码也叫临界区，是指那些必须完整运行，不能被打断的代码片段。运行时临界段代码时需要关闭中断，当处理完临界段代码以后再打开中断。
2、适用什么场合
- 外设 ：需要严格按照时序初始化的外设，如IIC、SPI等。
- 系统 ：系统自身需求，如任务切换过程等。
- 用户 ：用户需求，如我们写的任务创建任务。
3、什么可以打断当前程序的运行
中断、任务调度。
二、临界段代码保护函数介绍
1、临界段代码保护函数
任务级临界区调用格式示例：
中断级临界区调用格式示例：
2、临界段代码保护函数使用特点
- 成对使用。
- 支持嵌套。
- 尽量保持临界段耗时短。