FreeRTOS中断、临界区和任务调度器

一、中断

中断是 CPU 的一种常见特性，中断一般由硬件产生，当中断发生后，会中断 CPU 当前正
在执行的程序而跳转到中断对应的服务程序种去执行，ARM Cortex-M 内核的 MCU 具有一个
用于中断管理的嵌套向量中断控制器NVIC。ARM Cortex-M 的 NVIC 最大可支持 256 个中断源，其中包括 16 个系统中断和 240 个外部中断。

中断优先级配置寄存器的值与对应的优先等级成反比，即中断优先级配置寄存器的值越小，中断的优先等级越高。

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：抢占优先级高的中断可以打断正在执行但抢占优先级低的中断，即抢占优先级支持中断嵌套。子优先级：抢占优先级相同时，子优先级高的中断不能打断正在执行但子优先级低的中的中断，即子优先级不支持中断嵌套。

二、临界区

?宏 taskENTER_CRITICAL()

此宏用于在非中断中进入临界区，展开后是函数 vPortEnterCritical()，函数vPortEnterCritical() 的代码如下所示：

void vPortEnterCritical( void )
{
    /* 关闭受 FreeRTOS 管理的中断 */
    portDISABLE_INTERRUPTS();

    /* 临界区支持嵌套 */
    uxCriticalNesting++;

    if( uxCriticalNesting == 1 )
    {
        /* 这个函数不能在中断中调用 */
        configASSERT( ( portNVIC_INT_CTRL_REG & portVECTACTIVE_MASK ) == 0 );
    }
}

从上面的代码中可以看出，函数 vPortEnterCritical()进入临界区就是关闭中断，当然了，不受 FreeRTOS 管理的中断是不受影响的。还可以看出，FreeRTOS 的临界区是可以嵌套的，意思
就是说，在程序中可以重复地进入临界区，只要后续重复退出相同次数的临界区即可。??

宏 taskEXIT_CRITICAL()

此宏用于从非中断中退出临界区，此宏展开后是vPortExitCritical()，函数vPortExitCritical()的代码如下所示：

void vPortExitCritical( void )
{
    /* 必须是进入过临界区才能退出 */
    configASSERT( uxCriticalNesting );

    uxCriticalNesting--;

    if( uxCriticalNesting == 0 )
    {
        /* 打开中断 */
        portENABLE_INTERRUPTS();
    }
}

这个函数就很好理解了，就是将用于临界区嵌套的计数器减 1，当计数器减到 0 的时候，
说明临界区已经没有嵌套了，于是调用函数 portENABLE_INTERRUPT()打开中断。在函数的一
开始还有一个断言，这个断言用于判断用于临界区嵌套的计数器在进入此函数的不为 0，这样
就保证了用户不会在还未进入临界区时，就错误地调用此函数退出临界区。

三、任务调度器

1、FreeRTOS?中提供的任务调度器是基于优先级的全抢占式调度：在系统中除了中断处理函数、调度器上锁部分的代码和禁止中断的代码是不可抢占的之外，系统的其他部分都是可以抢占的。

2、函数 vTaskStartScheduler()用于启动任务调度器，任务调度器启动后，FreeRTOS 便会开始进行任务调度，除非调用函数 xTaskEndScheduler()停止任务调度器，否则不会再返回。也就是说调用vTaskStartScheduler函数启动任务调度器之后不会执行函数后面的语句。

3、挂起任务调度器，禁止任务的调度和切换，执行内容不允许被其他内容打断，但是中断可以正常打断执行的内容。挂起任务调度器主要是防止任务与任务之间的资源抢夺。与临界区不一样的是，挂起任务调度器，未关闭中断；任务调度器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；

vTaskSuspendAll() ;
/*代码*/
xTaskResumeAll()?? ?;

4、?vTaskStartScheduler()主要做了六件事情
（1） 创建空闲任务，根据是否支持静态内存管理，使用静态方式或动态方式创建空闲任务。
（2）?创建定时器服务任务，创建定时器服务任务需要配置启用软件定时器，创建定时器服务
任务，同样是根据是否配置支持静态内存管理，使用静态或动态方式创建定时器服务任务。? ?（3）关闭中断，使用 portDISABLE_INTERRUPT()关闭中断，这种方式只关闭受 FreeRTOS 管
理的中断。关闭中断主要是为了防止 SysTick 中断在任务调度器开启之前或过程中，产生中断。
FreeRTOS 会在开始运行第一个任务时，重新打开中断。
（4）初始化一些全局变量，并将任务调度器的运行标志设置为已运行。
（5）初始化任务运行时间统计功能的时基定时器，任务运行时间统计功能需要一个硬件定时
器提供高精度的计数，这个硬件定时器就在这里进行配置，如果配置不启用任务运行时间统计
功能的，就无需进行这项硬件定时器的配置。
（6）最后就是调用函数 xPortStartScheduler()。

四、 NVIC异常类型

五、总结

进入临界区只是关闭了freeRTOS管理的中断，通过配置freertosconfig.h中的宏 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY （配置 FreeRTOS 可管理的最高优先级的中断，值为5），所以进入临界区之后中断优先级大于5的都可以打断临界区的运行。然后任务切换也可以打断临界区的运行

挂起任务调度器只是关闭了任务的调度和切换，但是此时中断都可以打断此任务的运行

优先级最小的中断>优先级最大的任务? 中断是数字越小优先级越高，任务优先级是数字越大优先级越高