freeRTOS学习3--中断管理

Posted 2020-09-25 HZero

1.前言

嵌入式实时操作系统需要对整个系统环境产生的事件作出响应。可以采用中断方式也可以采用轮询方式来进行处理。如果采用中断方式，则希望ISR（中断服务例程）的处理时间越短越好。

注：必须说明的是，只有以”FromISR”或”FROM_ISR”结束的API 函数或宏才可以在中断服务例程中。

2. 延迟中断处理

图 利用二值信号量实现中断与任务同步

 

• 延迟中断的实现

（1）通过在中断处理中增加二值信号量，中断发生时解除任务的阻塞状态，让任务得以执行，相当于让任务与中断同步；

（2）这样中断处理例程中就可以做少量的事情，大量的工作放到同步任务中完成；

（3）将工作量大的事情交给解除阻塞的同步任务来执行，从这个角度上看，中断处理被延迟了，所以称为延迟中断处理。

注：二值信号量可以理解成一个深度为1的队列。

• 延迟中断同步任务优先级

（1）如果中断处理特别紧急，可以将中断退出后的同步任务优先级设为最高，保证中断延迟处理任务随时可以中断其它任务；

（2）由于中断同步任务紧跟中断处理函数执行，相当于所有的处理都在ISR中完成一样

 注：中断延迟是ISR give信号量，任务take信号量，且再也不用give，这种用法很类似于队列的用法，与其它的任务同步方法有所区别

3. 相关处理流程举例

• 处理流程介绍

（1）handler任务具有比periodic任务高的优先级，handler任务中等待信号量，在periodic任务中触发中断；

（2）中断处理函数中执行give操作后，并通过一次显示的任务调度保证切换到handler任务处理；

（3）handler任务获取信号量后继续执行，之后将执行periodic任务

• 上例中二值信号量的流程

1. 中断产生。
2. 中断服务例程启动，给出信号量以使延迟处理任务解除阻塞。
3. 当中断服务例程退出时，延迟处理任务得到执行。延迟处理任务做的第一件事便是
获取信号量。
4. 延迟处理任务完成中断事件处理后，试图再次获取信号量——如果此时信号量无效，
任务将切入阻塞待等待事件发生。

4.相关的API处理

API	说明	参数及返回值
vSemaphoreCreateBinary	创建二值信号量	xSemaphore 创建的信号量
xSemaphoreTake	获取(Obtain)”或”接收(Receive)”信号量。只有当信 号量有效的时候才可以被获取。在经典信号量术中，SemaphoreTake()等同于一次P()操作。不能在中断服务例程中调用	xSemaphore 获取得到的信号量 xTicksToWait 阻塞超时时间。如果把xTicksToWait 设置为portMAX_DELAY ， 并且在 FreeRTOSConig.h 中设定INCLUDE_vTaskSuspend 为1，那么阻塞等待将没有超时限制。
xSemaphoreGiveFromISR	是xSemaphoreGive()的特殊形式，专门用于中断服务例程中	xSemaphore 给出的信号量 pxHigherPriorityTaskWoken 对某个信号量而言，可能有不止一个任务处于阻塞态在等待其有效。调用xSemaphoreGiveFromISR()会让信 号量变为有效，所以会让其中一个等待任务切出阻塞态。如果调用SemaphoreGiveFromISR()使得一个任务解除阻塞，并且这个任务的优先级高于当前任务(也就是被中断的任务)，那么SemaphoreGiveFromISR()会在函数内部将*pxHigherPriorityTaskWoken 设为 pdTRUE。如果xSemaphoreGiveFromISR() 将此值设为pdTRUE，则在中断退出前应当进行一次上下文切换。 这样才能保证中断直接返回到就绪态任务中优先级最高的任务中（否则会切换到被中断的任务）。