FreeRTOS 临界段代码保护及调度器挂起与恢复-编程知识

FreeRTOS 临界段代码保护及调度器挂起与恢复

1. 临界段代码保护简介

1. 临界段

什么是临界段：临界段代码也叫做临界区，是指那些必须完整运行，不能被打断的代码段。

适用场合如：

外设：需严格按照时序初始化的外设：IIC、SPI等等

IIC 初始化有个几微秒的延时，那这个几微秒的延时的这个时序是非常严格的，你可能一个中断打断就能造成 IIC 初始化失败。所以这个就是严格的需要按照时序初始化的外设，它呢我们是要求不能被打断的。

系统：系统自身需求

FreeRTOS 源码的很多地方是用到了临界段代码保护的，这属于系统自身的需求。

用户：用户需求

用户在自己编写代码的时候，有些代码不能被打断，那这个时候也要用到临界段代码保护，也就是用户自身的需求。

问题 1：什么可以打断当前程序的运行？

中断
任务调度

问题 2：如何才能不被打断？

直接关中断。（FreeRTOS 所管理的中断优先级范围）

我关中断：

把中断给关了，那中断打断不了我。
任务调度器也打断不了。为什么？因为 PendSV 它就是实现我们任务切换的一个中断，而这个中断我们设置的是最低优先级，然后我们直接关中断，那最低的优先级肯定是不能响应的。（FreeRTOS 所管理的范围内那些中断都不能响应，包含我们这个最低优先级的 PendSV）所以任务切换这时候你也没法切换，中断你也没法中断了。

注意：不在 FreeRTOS 管理范围内的中断，它们还是可以照样打断的。

2. 临界段代码保护函数

FreeRTOS 在进入临界段代码的时候需要关闭中断，当处理完临界段代码以后再打开中断。

函数	描述
taskENTER_CRITICAL();	任务级进入临界段（关中断）
taskEXIT_CRITICAL();	任务级退出临界段（开中断）
taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();	中断级进入临界段（关中断）
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR();	中断级退出临界段（开中断）

本质：也是调用的《中断管理》章节的开、关中断那两个函数，只不过它多了嵌套功能（嵌套计数器）。

任务级临界区调用格式示例：

taskENTER_CRITICAL() ;
{… …	/* 临界区 */
}
taskEXIT_CRITICAL()	;

中断级临界区调用格式示例：

uint32_t  save_status;
save_status  = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();	
{… …	/* 临界区 */
}
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(save_status );

提前返回中断屏蔽寄存器之前的值，然后关中断。
把参数设置到中断屏蔽寄存器，保持它的一个状态，然后开中断。

特点：

成对使用
支持嵌套
尽量保持临界段耗时短

为什么？因为临界段代码保护实际就是关中断，中断是优先级比较高的，就比较紧急的事件，如果你关中断关的时间太久了，就是临界区处理的时间太久了，那么这时候就会造成中断延时了，在一些系统上这样是不被允许的，所以呢我们尽量保持临界区时间短。

强悍!

为什么这么说呢？因为临界区是直接屏蔽掉中断的，而系统的任务调度是需要靠中断的（PendSV），并且 ISR（中断服务函数）它的一个触发也需要靠中断的。这里临界区不管你三七二十一，直接给全部屏蔽掉，所以说它非常的强悍、强势。

2. 任务调度器的挂起和恢复

挂起它的意思就是暂停，挂起任务调度器，代表任务就不能切换、不能调度了。但是中断它是依旧正常响应的，调用此函数不需要关闭中断。

那这个就跟进入临界区不一样了。临界区是直接关闭中断的，中断打断不了，任务切换也打断不了；但是挂起任务调度器就不一样了，它只是关闭任务切换，但是中断它依旧可以正常响应。那这就是跟临界区的区别了。

函数	描述
vTaskSuspendAll();	挂起任务调度器
xTaskResumeAll();	恢复任务调度器

使用格式示例：

vTaskSuspendAll() ;
{… …	/* 内容 */
}
xTaskResumeAll()	;

特点：

与临界区不一样的是，挂起任务调度器，未关闭中断；
它仅仅是防止了任务之间的资源争夺，中断照样可以直接响应；
挂起调度器的方式，适用于临界区位于任务与任务之间；既不用去延时中断，又可以做到临界区的安全（任务与任务之间）。

因为任务之间没法进行资源抢夺，所以这部分也是可以称之为临界区的（只限于任务与任务之间），因为任务无法打断。
然后它这样不用去延时中断，中断可以正常响应。这才叫好处，想进入临界区，如果你临界区代码量很多，你执行时间很长的时候，这个时候是会造成延时中断的，因为你是关中断，然后你又执行那么长的时间，那这样我中断响应，它得不到及时的响应，那这样呢在实时操作系统也是不被允许的，所以呢就这么一个功能。