FreeRTOS-中断管理
学习内容
中断概念
中断是计算机系统中一种重要的事件驱动机制，用于在特定条件下打断正在执行的程序，并跳转到预定义的中断处理程序中执行特定的操作。当发生中断时，处理器会立即中止当前正在执行的指令，保存当前的执行状态，并执行相应的中断处理程序。
中断可以由多种事件触发，例如硬件设备的状态改变、定时器溢出、外部信号等。常见的中断事件包括键盘输入、鼠标移动、网络数据到达等。
中断的作用是实现对实时事件的及时响应。通过中断，计算机系统能够在发生特定事件时立即中断当前任务，执行与该事件相关的处理程序，以确保及时处理和响应事件。中断能够提高系统的实时性、可靠性和可处理性。
中断的处理过程包括以下步骤：
- 中断触发：某个事件触发中断，如硬件设备发出中断请求信号。
- 中断响应：处理器检测到中断请求，并立即中止当前执行的指令。
- 保存现场：处理器保存当前的执行状态（如程序计数器、寄存器等），以便在中断处理完成后能够恢复执行。
- 中断服务程序执行：处理器跳转到预定义的中断服务程序（ISR），执行与中断相关的操作。
- 中断处理完成：中断服务程序执行完成后，处理器恢复之前保存的执行状态，并继续执行原来的程序。
通过合理使用中断，可以实现并发处理、异步事件处理和实时响应，提高系统的性能和可靠性。中断在各种计算机系统中广泛应用，包括嵌入式系统、操作系统和实时系统等。
ARM中的中断优先级
ARM Cortex-M 使用了 4 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。
GD32中，分为抢占优先级和子优先级。（数值越小，优先级越高）
分组 | 抢占优先级 | 响应优先级 |
分组0 | 0（可取值为0） | 4（可取值为0到15） |
分组1 | 1（可取值为0到1） | 3（可取值为0到7） |
分组2 | 2（可取值为0到3） | 2（可取值为0到3） |
分组3 | 3（可取值为0到7） | 1（可取值为0到1） |
分组4 | 4（可取值为0到15） | 0（可取值为0） |
通常我们在代码中来进行配置：
nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);全局中断的意思是，把全局的中断优先级大概定义到一个区间，具体到哪种类型的中断，自行去配置合适的优先级。因此，我们对于一些中断源可以通过以下代码来配置优先级：
nvic_irq_enable(xxx_irqn, 6, 0); // >= 5上面中的全局中断配置，配置为抢占优先级为4，响应优先级为0，那么就把具体中断源的区间给框定了。抢占优先级取值介于0到15，响应优先级只能为0。因此，上面配置具体中断源优先级为5和0，在全局中断源的范畴内。当然你设置一个范围不在范畴内，是不生效，或者会出现其他问题。
通常在FreeRTOS配置外设的中断优先级都在5及以上 (configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY)
FreeRTOS的中断优先级
在FreeRTOSConfig.h中，configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY配置了中断优先级:
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5默认位置为5。
在GD32中，优先级的数值越小，优先级越高。通过优先级分组可以知道，优先级分为0到15个等级。那么FreeRTOS中的这个优先级是什么含义呢？
开启中断和关闭中断：
portENABLE_INTERRUPTS();
portDISABLE_INTERRUPTS();优先级配置注意
低于或等于configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 优先级的中断函数（数值越大，优先级越低），FreeRTOS的API函数才能对其生效。例如configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为5，则中断函数配置的参数必须为[5, 15]的任意值。（所有优先级均为抢占优先级时）
中断优先级和任务优先级
示例
- 创建timer中断，每秒打印数据
- 创建任务，扫描按键事件
- 当按键按下，关闭所有中断，当按键再次按下，开启中断
- 观察效果
注意：vTaskDelay和delay_1ms的有区别
//main.c
#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "usart0.h"TaskHandle_t start_handler;
TaskHandle_t task_key_handler;void task_key(void *pvParameters) {uint32_t flag = 0;FlagStatus pre_state = RESET;while(1) {FlagStatus state = gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_0);if(SET == state && pre_state == RESET) {// 当前高电平, 上一次为低电平,按下pre_state = state;if(flag == 0) {printf("disable \r\n");// 关闭中断portDISABLE_INTERRUPTS();} else if(flag == 1) {// 开启中断printf("enable \r\n");portENABLE_INTERRUPTS();}flag++;if(flag > 1) flag = 0;} else if(RESET == state && pre_state == SET) {// 当前高电平, 上一次为低电平,抬起pre_state = state;}delay_1ms(20);}
}void Usart0_recv(uint8_t *data, uint32_t len) {printf("recv: %s\r\n", data);
}static void GPIO_config() {// 时钟初始化rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);// 配置GPIO模式gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLDOWN, GPIO_PIN_0);
}#define PRESCALER 10000
#define FREQ 1static void TIMER_config() {// 时钟配置rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER5);// 复位定时器timer_deinit(TIMER5);rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);timer_parameter_struct tps;timer_struct_para_init(&tps);tps.prescaler = PRESCALER - 1; // 分频系数 240 000 000tps.period = SystemCoreClock / PRESCALER / FREQ - 1; // 周期计数值 1Hztimer_init(TIMER5, &tps);nvic_irq_enable(TIMER5_DAC_IRQn, 5, 0);timer_interrupt_enable(TIMER5, TIMER_INT_UP);timer_enable(TIMER5);
}void TIMER5_DAC_IRQHandler(void) {if(SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER5, TIMER_INT_UP)) {printf("timer\r\n");}//清除中断标志位timer_interrupt_flag_clear(TIMER5,TIMER_INT_FLAG_UP);
}void start_task(void *pvParameters) {GPIO_config();Usart0_init();TIMER_config();printf("start\r\n");taskENTER_CRITICAL();xTaskCreate(task_key, "task_key", 64, NULL, 2, &task_key_handler);vTaskDelete(start_handler);taskEXIT_CRITICAL();
}int main(void)
{nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);xTaskCreate(start_task, "start_task", 128, NULL, 1, &start_handler);vTaskStartScheduler();while(1) {}
}