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FreeRTOS——中断管理

news 2025/6/10 2:19:33

中断理论剖析

中断简介

中断是一种机制，用于处理高优先级的事件或故障。当一个中断事件发生时，单片机可以立即中断正在执行的程序，转而处理中断事件。这种机制可以提高系统的响应速度和实时性。

中断优先级分组设置

ARM Cortex-M使用了8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，也就是二的八次方，0~255的等级。但STM32，只用了中断优先级配置寄存器的高4位【7：4】，所以STM32提供了最大16级的中断有限等级

STM32的中断优先级分为抢占优先级和子优先级

抢占优先级：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

子优先级：当同时发生具有相同抢占优先级的两个中断时，子优先级数值小的优先执行

（中断优先级数值越小，优先级越高）

中断优先级分组设置

一共有5中分配方式，对应着中断优先级分组的5个组

优先级分组	抢占优先级	子优先级	优先级配置寄存器高4位
NVIC_PriorityGroup_0	0级抢占优先级	0-15级子优先级	0bit用于抢占优先级 4bit用于子优先级
NVIC_PriorityGroup_1	0-1级抢占优先级	0-7级子优先级	1bit用于抢占优先级 3bit用于子优先级
NVIC_PriorityGroup_2	0-3级抢占优先级	0-3级子优先级	2bit用于抢占优先级 2bit用于子优先级
NVIC_PriorityGroup_3	0-7级抢占优先级	0-1级子优先级	3bit用于抢占优先级 1bit用于子优先级
NVIC_PriorityGroup_4	0-15级抢占优先级	0级子优先级	4bit用于抢占优先级 0bit用于子优先级

FreeRTOS为了方便管理，使用了NVIC_PriorityGroup_4，寄存器高4位都用于抢占优先级。

通过调用函数HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PriorityGroup_4)，即可完成设置优先级分组。

特点：

1、低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY【5】优先级的中断里才允许调用FreeRTOS的API函数，也就是中断优先级需要在5~15之间才可以调用系统的API函数。

2、建议将所有的优先级指定为抢占优先级位，方便FreeRTOS管理

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

中断相关寄存器

三个系统中断优先级配置寄存器，分别是SHPR1、SHPR2、SHPR3

其中PendSV和SysTick的优先级是需要特别注意的，PendSV实现任务切换和任务调度等操作，SysTick提供系统节拍（心跳）

一个中断优先级配置寄存器由32位组成。

FreeRTOS如何配置PendSV和SysTick的中断优先级

所以PendSV和SysTick设置为最低中断优先级

设置最低：保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应

中断相关寄存器

三个中断屏蔽寄存器，分别是PRIMASK、FAULTMASK和BASEPRI

FreeRTOS所使用的中断管理就是利用的BASEPRI这个寄存器

BASEPRI：屏蔽优先级低于某一阈值的中断

如：BASEPRI设置为0x50（只利用了中断优先级配置寄存器的高4位），代表中断优先级在5~15内的均被屏蔽，0~4的中断优先级正常运行。

关中断程序解析

在中断服务函数中调用FreeRTOS的API函数需注意：

1、中断服务函数的优先级需在FreeRTOS所管理的范围内

2、在中断服务函数里边需调用FreeRTOS的API函数，必须使用带“FromISR”后缀的函数

开中断程序解析

中断管理实验

实验通过使用两个定时器，一个优先级为4，一个优先级为6，注意：系统所管理的优先级范围：5~15

现象：两个定时器每1s，打印一段字符串，优先级为6的中断当关中断时，停止打印，开中断时持续打印。

中断服务函数：

//定时器3中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断{printf("TIM3输出.......\r\n");}TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位
}//定时器5中断服务函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断{printf("TIM5输出.......\r\n");}TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位