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【本篇文章的也可参考STM32中断文章http://t.csdn.cn/foF9I,结合着学习效果更好】

1.什么是中断

中断:让CPU打断正常运行的程序,转而去处理紧急的事件(程序),就叫中断中断执行机制,可简单概括为三步:

  • 中断请求:外设产生中断请求(GPIO外部中断、定时器中断等)
  • 响应中断:CPU停止执行当前程序,转而去执行中断处理程序(ISR)
  • 退出中断:执行完毕,返回被打断的程序处,继续往下执行
    在这里插入图片描述

2.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,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级的中断优先等级,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
  • 响应优先级: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
    【注意:中断优先级数值越小越优先】
    在这里插入图片描述

中断优先级分组一共有 5 种分配方式,对应着中断优先级分组的 5 个组,FreeRTOS建议将优先级分组设为4【见链接】,通过调用函数HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4)即可完成设置(在HAL_Init中设置)

  • 低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级的中断里才允许调用FreeRTOS 的API函数
  • 建议将所有优先级位指定为抢占优先级位,方便FreeRTOS管理(HAL_NVIC_SetPriorityGrouping)
  • 中断优先级数值越小越优先,任务优先级数值越大越优先
    在这里插入图片描述

3.中断相关寄存器

3.1.系统中断优先级寄存器

三个系统中断优先级配置寄存器,分别为 SHPR1、 SHPR2、 SHPR3
SHPR1寄存器地址:0xE000ED18
SHPR2寄存器地址:0xE000ED1C
SHPR3寄存器地址:0xE000ED20
在这里插入图片描述

PendSV和SysTick设置最低优先级,保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应
在这里插入图片描述

  • 图1为设置PendSV和SysTick的语句,对portNVIC_SHPR3_REG进行置位操作。
  • 图2为portNVIC_SHPR3_REG的宏定义,地址指向portNVIC_SHPR3_REG的首地址。
  • 图3为将configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY分别偏移16位和24位,偏移至PendSV和SysTick寄存器所在的位置
  • 图4为configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY的定义,将中断管理的最低级优先级左移4位(STM32只用了中断优先级的高四位),也就是说,PendSV和SysTick的优先级设置为STM32管理的最低中断优先级位(15)

3.2.中断屏蔽寄存器

ARM Cortex-M有三个用于屏蔽中断的寄存器,分别为 PRIMASK、 FAULTMASK 和BASEPRI
在这里插入图片描述

FreeRTOS使用的中断管理就是利用BASEPRI,用于屏蔽优先级低于某一个阈值的中断【当设置为0时,则不关闭任何中断】,举例: BASEPRI设置为0x50,代表中断优先级在5-15内的均被屏蔽,0-4的中断优先级正常执行,如下图所示:
在这里插入图片描述
在中断服务函数中调度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
  • BASEPRI关中断程序示例—— portDISABLE_INTERRUPTS()(中断优先级在5 ~ 15的全部被关闭)
#define portDISABLE_INTERRUPTS() 						vPortRaiseBASEPRI()
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY            ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    5      /* FreeRTOS可管理的最高中断优先级 */ static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void ) 
{ uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; __asm {msr basepri, ulNewBASEPRI dsb isb} 
}
  • BASEPRI开中断程序示例——portENABLE_INTERRUPTS()
#define portENABLE_INTERRUPTS()		 vPortSetBASEPRI( 0 )
static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI ) 
{ __asm{msr basepri, ulBASEPRI} 
}

3.3.中断控制状态寄存器

中断状态状态寄存器(ICSR)的地址为0OxE000ED04,用于设置和清除异常的挂起状态,以及获取当前系统正在执行的异常编号,各比特位的功能描述如下表所示。这个寄存器主要关注VECTACTIVE段[8:0],通过读取VECTACTIVE段就能够判断当前执行的代码是否在中断中。
在这里插入图片描述

4.FreeRTOS中断管理实验

  • 实验目的:学会使用FreeRTOS的中断管理,本实验会使用两个定时器,一个优先级为4(不受控制),一个优先级为6(受控制),系统所管理的优先级范围:5~15
  • 实验现象:两个定时器每1s,打印一段字符串。低优先级定时器关中断时,停止打印,开中断时持续打印。但是高优先级定时器不受影响
  • 实验设计:将设计2个任务:start_task、task1
    start_task:用来创建task1任务
    task1:中断测试任务,任务中将调用关中断和开中断函数来体现对中断的管理作用
    在这里插入图片描述
http://www.mfbz.cn/news/608/

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