FreeRTOS常见知识点

FreeRTOS常见知识点

1、临界段代码

       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，比如某些外设的初始化需要严格的时序，且不能被打断。FreeRTOS提供的解决方案是在进入临界区时关闭中断，在离开时恢复中断，这就是临界段代码保护。
       FreeRTOS提供了四个API来实现临界段代码保护：taskENTER_CRITICAL()、taskEXIT_CRITICAL()、taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()、taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()。可以从名字上看出这四个API成两对，前两个是任务级的临界段代码保护，后两个是中断级的临界段代码保护。他们都在task.h中定义，且都是宏定义。

/**
 * task. h
 *
 * Macro to mark the start of a critical code region.  Preemptive context
 * switches cannot occur when in a critical region.
 *
 * NOTE: This may alter the stack (depending on the portable implementation)
 * so must be used with care!
 *
 * \defgroup taskENTER_CRITICAL taskENTER_CRITICAL
 * \ingroup SchedulerControl
 */
#define taskENTER_CRITICAL() portENTER_CRITICAL()
#define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()

/**
 * task. h
 *
 * Macro to mark the end of a critical code region.  Preemptive context
 * switches cannot occur when in a critical region.
 *
 * NOTE: This may alter the stack (depending on the portable implementation)
 * so must be used with care!
 *
 * \defgroup taskEXIT_CRITICAL taskEXIT_CRITICAL
 * \ingroup SchedulerControl
 */
#define taskEXIT_CRITICAL() portEXIT_CRITICAL()
#define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( x ) portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( x )

1.1 任务级临界段代码保护

       portENTER_CRITICAL()、portEXIT_CRITICAL()代码定义在portmacro.h中，代码如下；

#define portENTER_CRITICAL() vPortEnterCritical()
#define portEXIT_CRITICAL() vPortExitCritical()

       API实现在prot.c中，代码如下：

//进入关键区API
extern void disableSYSIRQ(void);
extern void enablesysIRQ(void);
void vPortEnterCritical( void )
{
    portDISABLE_INTERRUPTS(); //关中断
    disableSYSIRQ(); 
    uxCriticalNesting++;//关键区嵌套数++
}
/*-----------------------------------------------------------*/

//离开关键区
void vPortExitCritical( void )
{
    if(uxCriticalNesting>0)//关键区嵌套数--
        uxCriticalNesting--;
    if(uxCriticalNesting == 0 ) //关键区嵌套数为0时，即不再关键区了
    {
        portENABLE_INTERRUPTS();//打开中断
        enablesysIRQ();
    }
}

       API相对简单，重点关注的嵌套处理，即uxCriticalNesting的处理。

1.2 中断级临界段代码保护

       同样，API接口portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR() 、portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x)定义在portmacro.h中。
备注：代码的实现和所用到的开发板有关，具体代码有差异。本文是基于Cotex-M核开发板编写的，请注意。

#define portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR() ulPortSetInterruptMask()//__disable_irq();//
#define portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x) vPortClearInterruptMask(x)//__enable_irq();/

实现在prot.c中。根据读者使用的开发板决定如何是实现。

//关中断
__asm unsigned long ulPortSetInterruptMask( void )
{
    //堆栈8字节对齐
    PRESERVE8
    mrs r0, basepri //读取basepri寄存器的值到r0，后面恢复的时候会用到该值
    mov r1, #configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY  //配置读到r1中
    msr basepri, r1  //r1值写入中断屏蔽及初期
   bx r14           //返回主调函数
}
/*-----------------------------------------------------------*/
//开中断
__asm void vPortClearInterruptMask( unsigned long ulNewMask )
{
    //堆栈8字节对齐
    PRESERVE8
    msr basepri, r0 //恢复中断屏蔽寄存器
    bx r14   //返回主调函数
}

       在Cotex-M中BASESPI寄存器定义了被屏蔽中断的阈值。当它被设置成某个值时，所有优先级大于等于该值的中断都将被关闭（优先级值越大，优先级越低），但若被设成0，则不关闭任何中断，0也是缺省值。#configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 该配置就是FreeRTOS中开发人员确定的阈值，该配置在FreeRTOSConfig.h中定义。

作者知识有限，如有错误，欢迎指正！！