【学习FreeRTOS】第7章——FreeRTOS临界段代码保护及调度器挂起与恢复

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：