STM32与FreeRTOS的中断管理实现详解

中断管理：

一、优先级设置

ARM Cortex-M使用8位寄存器来配置中断优先级，这8位寄存器就是中断优先级配置寄存器。

而ST32只使用了其中的高 4 位（7:4），即最高可提供2^4=16个可编程的中断优先等级。

图片来源：正点原子FreeRTOS教程

中断优先级又分为抢占优先级和子优先级（又称响应优先级）。（默认读者学会裸机编程后才学操作系统，故此不再赘述优先级知识）

图片来源：CSDN@W.I.Li

在FreeRTOS中这四位应该如何分别配呢？

建议全部分配为抢占优先级，设置分组4！！！即不分配子优先级，以便FreeRTOS管理。

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

需要注意！！！

1、中断优先级与任务优先级不同两套系统：中断优先级数字越小优先级越高，任务优先级数字越大，优先级越高。

2、FreeRTOS使用Systick定时器作为心跳时钟，是调度器的核心。中断优先级和任务优先级没有任何关系，不管中断优先级是多少，中断的优先级永远高于任何线程任务的优先级。

3、任务优先级主要是在PendSV中断中实现的，而中断优先级主要依靠于SysTick的优先级。

4、在FreeRTOS中断是硬件级别的事件处理机制，！！！中断可以打断任意的任务，而任务不能打断中断！！！这是因为中断可能涉及到紧急的事件处理。例如读取串口接收到的数据，防止数据丢失，所以一般都把SysTick优先级设置为最低。

二、中断相关重要的寄存器

中断屏蔽寄存器

图片来源：《Cortex-M3权威指南（中文）.pdf》第八章 【直接浏览器搜索可下载全文档】

PRIMASK：

在FreeRTOS中主要用于临界区的保护，通过禁用全局中断来防止任务间的干扰。临界区是指在多任务环境中，需要保护的代码段，以防止多个任务同时访问共享资源。FreeRTOS提供了宏定义来操作PRIMASK寄存器，例如portENTER_CRITICAL()和portEXIT_CRITICAL()，这些宏通常会通过设置PRIMASK寄存器来禁用中断，从而保护临界区。

FAULTMASK：

在FreeRTOS中用于极端情况下的中断屏蔽，它比PRIMASK寄存器更严格，能够屏蔽包括HardFault在内的所有异常和中断。在使用时需要谨慎，以避免影响系统的正常运行。

BASEPRI：

用于设置一个中断屏蔽的阈值。当BASEPRI寄存器被设置为某个值时，所有优先级低于该值的中断都会被屏蔽。这使得FreeRTOS可以灵活地控制中断的响应顺序，确保高优先级的任务和中断能够优先处理。

例如：对BASEPRI赋值为0x60时，6~15优先级的中断不被启用，而0~5的中断不受影响。

需要注意！！！

1、在FreeRTOS中，BASEPRI能够允许操作的范围为5~15中断优先级，而0~4不被允许操作

2、在对BASEPRI寄存器操作时，需要了解到中断优先级配置寄存器的低四位不可用。即对寄存器写值时，需要将所需要屏蔽的值左移4位后赋值给寄存器。在代码中就如下方式设置便于阅读：

//设置FreeRTOS可管理中断优先级
//左移四位因寄存器低四位不可用
​#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY  (0x05<<4)

该宏在“FreeRTOSConfig.h”中可以找到。

BASEPRI赋值为0x50时：

图片来源：正点原子FreeRTOS教程

在中断中调用FreeRTOS的API函数需要注意！！！

在FreeRTOS所管理的中断服务函数（5~15）中调用FreeRTOS的API函数时，必须使用带有”FromISR”后缀的函数。

在优先级为0~4的中断中，无法使用FreeRTOS的API函数。

其他补充：

 我们在《Cortex-M3权威指南（中文）.PDF》的第表8.3B可以了解道PendSV与SysTick优先级地址。

在32位系统中，PRI_14与PRI_15位于SHPR3的高位位置

图片来源：《Cortex-M3权威指南（中文）.pdf》

作者：推推发际线