FreeRTOS实时操作系统（四）中断任务管理

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前言

跟着正点原子学习一下中断管理，正好之间没有总结过，还有些地方不清楚。

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中断优先级

中断的工作方式就不介绍了，一般ARM-Cortex-M使用的是8位的寄存器来配置中断的优先级，但是在STM32中，只使用了高4位来配置中断优先级，所以最大只有16级。

STM32的中断优先级分为抢占优先级和子优先级

抢占优先级：高优先级可以打断低优先级的中断
子优先级：相同抢占优先级的两个中断同时发生的时候，子优先级数值小的先执行（数值小优先级高）（子优先级的中断之间不会抢占）

一般这个优先级设置在HAL_Init()函数中（HAl库），通过调用HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4）完成设置。

FreeRTOS中的中断管理

要点：
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（设置成分组4），HAL_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。

一系列中断管理寄存器

中断配置寄存器

SHPR1寄存器地址：0xE000ED18-0xE000ED1B
SHPR2寄存器地址：0xE000ED1C-0xE000ED1F
SHPR3寄存器地址：0xE000ED20-0xE000ED23

上表出自《Cortex M3权威指南(中文)》第286页。

在STM32cubeMX中生成的HAL库FreeRTOS中，SHPR3寄存器的名字及地址如下：

这里需要注意PendSV的优先级和SysTick的优先级，他们两是关于系统工作和任务调度的，所以保证其他中断能随时打断任务切换等，在库中按照如下方式设置优先级为最低。

在Cortex-M3中，如果OS在某个中断活跃时，抢占了该中断，而且又发生了任务调度，并执行了任务，切换到了线程运行模式，将直接触发Fault异常。（所以把SysTick和PendSV中断优先级设置最低也是有原因的，就是为了OS调度不抢占其他中断导致Fault的问题）

虽然这样看系统工作时钟会不稳定，但是没有办法，有文章说如果外部IRQ很多，那么可以考虑提高SysTick优先级，PendSV一直设置最低，来适当解决OS调度SysTick被抢占太厉害的问题。

在FreeRTOS中，需要设置这两个优先级：

1.首先，由于高四位是用来设置优先级的，所以，要设置这两个优先级为15，就需要将15左移4位


2.由于SHPR3寄存器是4个地址，每个地址是8位的，所以按照上表，PendSV需要左移16位，SysTick需要左移24位，UL是标记该宏是无符号长整型十进制数据。

3.将PendSV和SysTick的优先级设置为15，即最低优先级。

中断屏蔽寄存器

平常见的有三种：
1.PRIMASK：1，关闭所有，只剩下NMI和硬fault两个中断，默认是0；
2.FAULTMASK：1，关闭所有，只有NMI可以相应。默认是0；
3.BASEPRI：最多有9位，当他设置为某个值的时候，优先级比这个值低的全部为屏蔽（数值比这个值大），默认是0，不关闭任何中断。

在FreeRTOS中，利用的就是BASEPRI这个寄存器。比如设置为0x50的时候，优先级在5-15内的所有都被屏蔽，0-4的正常运行。

__asm 关键字用于调用内联汇编程序，并且可在 C 或 C++ 语句合法时出现，__asm与大括号一起使用，则该关键字表示大括号之间的每一行都是一条汇编语言语句。

默认生成的HAl中，如果调用该函数就把优先级为5-15的中断全部都关闭了，可以自己更改第一张图中的u1NEWBASEPRI的值来更改屏蔽的寄存器优先级

5-15的优先级中断被FreeRTOS所屏蔽，不会直接触发中断，要经过内核的管控，可能会存在一些延时，所以一般将一些实时性高的中断放在0-4中。而在5-15的中断中，可以应用FreeRTOS的API函数，但这些必须以“FromISR”结束

中断管理实战

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == BTIM_TIMX_INT)
    {
        BTIM_TIMX_INT_CLK_ENABLE();                     /* 使能TIMx时钟 */
        HAL_NVIC_SetPriority(BTIM_TIMX_INT_IRQn, 6, 0); /* 抢占6，子优先级0 */
        HAL_NVIC_EnableIRQ(BTIM_TIMX_INT_IRQn);         /* 开启ITMx中断 */
    }
    if(htim->Instance == BTIM_TIM7_INT)
    {
        BTIM_TIM7_INT_CLK_ENABLE();                     /* 使能TIM7时钟 */
        HAL_NVIC_SetPriority(BTIM_TIM7_INT_IRQn, 4, 0); /* 抢占4，子优先级0 */
        HAL_NVIC_EnableIRQ(BTIM_TIM7_INT_IRQn);         /* 开启ITM7中断 */
    }
}

正点原子的程序中，设置两个定时器中断的优先级为4和6，然后再任务中进行关闭和打开

void task1( void * pvParameters )
{
    uint8_t task1_num = 0;
    while(1)
    {
        if(++task1_num == 5)
        {
            task1_num = 0;
            printf("关中断！！\r\n");
            portDISABLE_INTERRUPTS();
            delay_ms(5000);
            printf("开中断！！！\r\n");
            portENABLE_INTERRUPTS();
        }
        vTaskDelay(1000);
    }
}

这里使用delay_ms(5000);而不使用vTaskDelay(1000);是因为vTaskDelay()函数内部中，在其内部的临界区调用了开中断的函数，使得中断会自动打开。