什么是临界段？

就是一段在执行的时候不能被中断的代码段。

那么什么情况下临界段会被打断？


系统调度 在FreeRTOS，系统调度，最终也是产生 PendSV 中断，在 PendSV Handler 里面实现任务的切
换，所以还是可以归结为中断。
既然这样，FreeRTOS 对临界段的保护最终还是回到对中断的开和关的控制。
外部中断

Cortex-M 内核快速关中断指令

  1.  CPSID I ;PRIMASK=1 ;关中断
  2.  CPSIE I ;PRIMASK=0 ;开中断
  3.  CPSID F ;FAULTMASK=1 ;关异常
  4. CPSIE F ;FAULTMASK=0 ;开异常
名字 功能描述
PRIMASK 这是个只有单一比特的寄存器。在它被置1后,就关掉所有可屏蔽的异常, 只剩下NMI和硬FAULT可以响应。
它的缺省值是0,表示没有关中断。
FAULTMASK 这是个只有1个位的寄存器。当它置1时,只有NMI才能响应,所有其它的 异常,甚至是硬FAULT,也通通闭嘴。
它的缺省值也是0,表示没有关异 常。
BASEPRI 这个寄存器最多有9位(由表达优先级的位数决定)。它定义了被屏蔽优先 级的阈值。当它被设成某个值后,所有优先级号大于等于此值的中断都被关 (优先级号越大,优先级越低)。但若被设成0,则不关闭任何中断,0也是 缺省值。

关中断

不带返回值__关中断函数

  1.  /* 不带返回值的关中断函数，不能嵌套，不能在中断里面使用 */ (1)
  3. /*在往 BASEPRI 写入新的值的时候，不用先将 BASEPRI 的值保存起来，
  4. **即不用管当前的中断状态是怎么样的，既然不用管当前的中断状态，
  5. **也就意味着这样的函数不能在中断里面调用。*/
  7.  #define portDISABLE_INTERRUPTS() vPortRaiseBASEPRI()
  9.  void vPortRaiseBASEPRI( void )
  10.  {
  11.      uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; (1)-①
  13. /*****configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 是 一 个 在FreeRTOSConfig.h 中定义的宏，
  14. ******即要写入到 BASEPRI 寄存器的值。该宏默认定义为 191，高四位有效，即等于 0xb0，或者是 11，
  15. ******即优先级大于等于 11 的中断都会被屏蔽，11 以内的中断则不受 FreeRTOS 管理
  16. *****/
  17.      __asm
  18.      { 
  19.          msr basepri, ulNewBASEPRI (1)-②
  20.  //将 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的值写入BASEPRI 寄存器，实现关中断
  21.          dsb
  22.          isb
  23.  }
  24.  }

带返回值__关中断函数

  1.  /* 带返回值的关中断函数，可以嵌套，可以在中断里面使用 */ (2)
  2.  #define portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR() ulPortRaiseBASEPRI()
  3.              /**************************/
  4.     /*不带返回值的关中断函数，不能嵌套，不能在中断里面使用。*/
  5.              /**************************/
  6.  ulPortRaiseBASEPRI( void )
  7.  {
  8.      uint32_t ulReturn, ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; (2)-①
  9.      __asm
  10.      {
  11.          mrs ulReturn, basepri (2)-②
  12. /**************************/
  13.     /*保存 BASEPRI 的值，记录当前哪些中断被关闭。*/
  14.  /**************************/    
  16.          msr basepri, ulNewBASEPRI (2)-③
  17.  /**************************/
  18.     /*更新 BASEPRI 的值。*/
  19.  /**************************/               
  21.          dsb
  22.          isb
  23.      }
  24.      return ulReturn; (2)-④  //返回原来 BASEPRI 的值。
  25.  }

开中断

  1.  /* 不带中断保护的开中断函数 */
  2.  #define portENABLE_INTERRUPTS() vPortSetBASEPRI( 0 ) 
  3. //不带中断保护的开中断函数，直接将 BASEPRI 的值设置为 0，与portDISABLE_INTERRUPTS()成对使用
  5.  /* 带中断保护的开中断函数 */
  6.  #define portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x) vPortSetBASEPRI(x) 
  7. //带中断保护的开中断函数，将上一次关中断时保存的 BASEPRI 的值作为形参 ，与 portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()成对使用
  9.  void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI ) //开中断函数，具体是将传进来的形参更新到 BASEPRI 寄存器。
  10.  {
  11.      __asm
  12.      {
  13.              msr basepri, ulBASEPRI
  14.      }
  15.  }

进入、退出临界段

  1.  #define taskENTER_CRITICAL()           portENTER_CRITICAL()
  2.  #define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()
  4.  #define taskEXIT_CRITICAL() portEXIT_CRITICAL()
  5.  #define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( x ) portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( x )

进入

  1. /* 在 port.c 中定义 */
  2. void vPortEnterCritical( void )
  3. {
  4.     portDISABLE_INTERRUPTS();
  5.     uxCriticalNesting++; // 静态变量，表示临界段嵌套计数器。默认初始化为 0xaaaaaaaa ， 在调度器动时会被重新初始化为 0
  6.     if ( uxCriticalNesting == 1 )
  7.         //如果 uxCriticalNesting 等于 1，即一层嵌套，要确保当前没有中断活跃，       
  8.         //即内核外设 SCB 中的中断和控制寄存器 SCB_ICSR 的低 8 位要等于 0。
  11.     {
  12.         configASSERT( ( portNVIC_INT_CTRL_REG & portVECTACTIVE_MASK ) == 0 );
  13.     }
  14. }
  16. /* 在 portmacro.h 中定义 */
  17. #define portDISABLE_INTERRUPTS() vPortRaiseBASEPRI()
  19. /* 在 portmacro.h 中定义 */
  20. static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void )
  21. {
  22.     uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
  24.     __asm
  25.     {
  26.         msr basepri, ulNewBASEPRI
  27.             dsb
  28.             isb
  29.         }
  30.  }
  1.  #define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()
  3.  /* 在 portmacro.h 中定义 */
  4. #define portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()      ulPortRaiseBASEPRI()
  6.     /* 在 portmacro.h 中定义 */
  7.     static portFORCE_INLINE uint32_t ulPortRaiseBASEPRI( void )
  8. {
  9.     uint32_t ulReturn, ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
  11.     __asm
  12.     {
  13.         mrs ulReturn, basepri
  14.             msr basepri, ulNewBASEPRI
  15.             dsb
  16.             isb
  17.         }
  19.     return ulReturn;
  20. }

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