FreeRTOS 操作系统学习（六） 中断处理

                                                     FreeRTOS 操作系统学习

http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/FreeRTOS_Melot.pdf

5   中断处理

    中断机制是完全由硬件产生和处理的。软件，尤其是FreeRTOS任务或内核只能提供处理给定中断的方法，也可以通过调用硬件指令来引发某些中断。我们将假设我们正在使用一个有7级中断的处理器。中断号值越大，相比于与其他中断的优先级越高。 这也取决于硬件，并不是总是这样。在任何情况下，硬件中断优先级都与任务优先级无关，并且总是优先于任务优先级。

     中断处理程序的函数不能在FreeRTOS API范围内：通过上一节中描述的常规功能，禁止访问队列或信号量，但是FreeRTOS提供了一些专用功能可用于中断：例如，在中断处理程序中，必须使用xSemaphoreGiveFromISR（）代替xSemaphoreGive（）实现对信号量的V（）操作。这些方法的原型可能会产生一些问题（如 xSemaphoreGiveFromISR（）），这种实现机制，用户必须意识到，此操作会使中断被优先级较高的中断抢占 从而完成Give操作解锁）。

     可以使用FreeRTOSConfig.h中的常量在FreeRTOS中配置中断管理。

• configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY               设置中断的优先级    
• configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    指定RTOS内核使用的中断优先级，一般设为最大值（最低优先级），定义了可用于使用FreeRTOS API 中断安全函数的中断的最高中断级别。 如果未定义此常数，则任何使用FreeRTOS API的中断处理函数都必须在configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY处执行。 

    如果中断的优先级大于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    或  configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 或configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 未定义，永远不会被内核抢占，但是被禁止使用FreeRTOS API函数。

                                                                             图9 FreeRTOS的中断组织

5.1  使用二值信号量处理中断

      中断的处理是由控制器代码完成的而非FreeRTOS。由于操作系统无法处理中断，所以这可能会导致一些内存访问的问题，这就是为什么不同版本中存在几个函数的原因：一个用于常规任务，另一个用于中断处理程序。例如xQueueReceive（）和wQueueReceiveFromISR（）的队列管理功能就是这种情况。 因此，有必要使中断处理程序的执行时间尽可能短。
实现此目标的方法包括创建等待带有信号量中断的任务。图10给出了一种解决方案，可显着减少ISR的运行时间。 ISR“给予”信号量并取消阻止能够处理ISR的“处理程序”任务，从而使ISR执行时间大大缩短。

                                  图10  另一种中断处理方式：常规任务等待带有信号量的中断发生并进行处理

5.2  临界内存

      有时需要保护部分代码不受任何更改的影响，以防止计算逻辑被破坏或I / O操作出现混乱。FreeRTOS提供了两种机制来保护。 一些保护免受调度程序操作或中断事件的影响，另一些仅防止调度程序抢占任务。

     处理此问题非常重要，因为许多指令（例如，情感）看起来很原子，但需要多条硬件指令（将变量地址加载到寄存器中，将值加载到另一个寄存器中，然后使用这两个寄存器将值移动到对应的内存地址中） 。

5.2.1   中断挂起