【4】STM32·FreeRTOS·中断管理

目录

一、什么是中断

二、中断优先级分组设置

2.1、中断优先级基本概念

2.2、中断优先级分组

2.3、FreeRTOS中断特点

三、中断相关寄存器

3.1、系统中断优先级配置寄存器

3.2、PendSV和Systick中断优先级的配置

3.3、中断屏蔽寄存器

四、FreeRTOS中断管理实验

一、什么是中断

 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

1、中断请求：外设产生中断请求（GPIO外部中断、定时器中断等）

2、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）

3、退出中断：执行完毕，返回被打断的程序处，继续往下执行

二、中断优先级分组设置

2.1、中断优先级基本概念

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：高抢占优先级可以打断正在执行的低抢占优先级中断

子优先级：当抢占优先级相同时，子优先级高的先执行，但是不能互相打断

注意：中断优先级数值越小越优先

2.2、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

优先级分组抢占优先级子优先级优先级配置寄存器高 4 位
NVIC_PRIORITYGROUP_00 级抢占优先级0-15 级子优先级

0bit 用于抢占优先级

4bit 用于子优先级

NVIC_PRIORITYGROUP_10-1 级抢占优先级0-7 级子优先级

1bit 用于抢占优先级

3bit 用于子优先级

NVIC_PRIORITYGROUP_20-3 级抢占优先级0-3 级子优先级

2bit 用于抢占优先级

2bit 用于子优先级

NVIC_PRIORITYGROUP_30-7 级抢占优先级0-1 级子优先级

3bit 用于抢占优先级

1bit 用于子优先级

NVIC_PRIORITYGROUP_40-15 级抢占优先级0 级子优先级

4bit 用于抢占优先级

0bit 用于子优先级

在 FreeRTOS 中使用的是 NVIC_PRIORITYGROUP_4，任何其他配置都会使 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 设置与分配给各个外设中断的优先级之间的直接关系复杂化

在 HAL_Init 中，通过调用函数 HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4) 即可完成设置

2.3、FreeRTOS中断特点

1、低于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 优先级的中断里才允许调用 FreeRTOS 的 API 函数

2、建议将所有优先级位指定为抢占优先级位，方便 FreeRTOS 管理（调用函数 HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4) ）

3、中断优先级数值越小越优先，任务优先级数值越大越优先

三、中断相关寄存器

3.1、系统中断优先级配置寄存器

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

3.2、PendSV和Systick中断优先级的配置

在 xPortStartScheduler() 函数中，将 PendSV 和 SysTick 设置为优先级最低的中断，这个函数在 vTaskStartScheduler() 开启任务调度函数中会调用

/* Make PendSV and SysTick the lowest priority interrupts. */portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_PENDSV_PRI;portNVIC_SHPR3_REG |= portNVIC_SYSTICK_PRI;

SHPR3 寄存器地址的定义

#define portNVIC_SHPR3_REG    ( *( ( volatile uint32_t * ) 0xe000ed20 ) )

PendSV 和 SysTick 优先级配置寄存器相对 SHPR3 寄存器的偏移

#define portNVIC_PENDSV_PRI     ( ( ( uint32_t ) configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ) << 16UL )
#define portNVIC_SYSTICK_PRI    ( ( ( uint32_t ) configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ) << 24UL )

将设置的中断最低优先级左移 4 位作为中断优先级配置寄存器的高 4 位 [7:4] 进行赋值

/* 中断嵌套行为配置 */
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS#define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS
#else#define configPRIO_BITS 4
#endif#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY         15                  /* 中断最低优先级 */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    5                   /* FreeRTOS可管理的最高中断优先级 */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY                 ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

偏移 4 的定义

#define __NVIC_PRIO_BITS          4        /*!< STM32F4XX uses 4 Bits for the Priority Levels */

所以：PendSV 和 SysTick 设置为最低优先级

设置最低：保证系统任务切换不会阻塞系统其他中断的响应

3.3、中断屏蔽寄存器

三个中断屏蔽寄存器，分别为 PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI

FreeRTOS 所使用的中断管理就是利用的 BASEPRI 这个寄存器

BASEPRI：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

比如：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

关中断程序示例（中断优先级在 5~15 的全部被关闭）

#define portDISABLE_INTERRUPTS()                  vPortRaiseBASEPRI()static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void )
{uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;__asm{/* Set BASEPRI to the max syscall priority to effect a critical* section. */
/* *INDENT-OFF* */msr basepri, ulNewBASEPRIdsbisb
/* *INDENT-ON* */}
}#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 */

当 BASEPRI 设置为 0x50 时

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

开中断程序示例

#define portENABLE_INTERRUPTS()                   vPortSetBASEPRI( 0 )static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI )
{__asm{/* Barrier instructions are not used as this function is only used to* lower the BASEPRI value. */
/* *INDENT-OFF* */msr basepri, ulBASEPRI
/* *INDENT-ON* */}
}

FreeRTOS 中断管理就是利用 BASEPRI 寄存器实现的

四、FreeRTOS中断管理实验

本实验会使用两个定时器每 1s 分别打印一段字符串，一个优先级为 4，一个优先级为 6，注意：系统所管理的优先级范围：5~15

将设计两个任务：start_task、task1

两个任务的功能如下

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

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "freertos_demo.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* 设置时钟,168Mhz */delay_init(168);                    /* 延时初始化 */usart_init(115200);                 /* 串口初始化为115200 */led_init();                         /* 初始化LED */lcd_init();                         /* 初始化LCD */key_init();                         /* 初始化按键 */freertos_demo();
}

freertos_demo.c

#include "freertos_demo.h"/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*//* START_TASK 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define START_TASK_PRIO 1            /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE 128           /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t StartTask_Handler;      /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters); /* 任务函数 *//* TASK1 任务 配置* 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务*/
#define TASK1_PRIO 2            /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE 128      /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t Task1Task_Handler; /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters); /* 任务函数 *//******************************************************************************************************//* FreeRTOS例程入口函数 */
void freertos_demo(void)
{lcd_show_string(10, 10, 220, 32, 32, "STM32", RED);lcd_show_string(10, 47, 220, 24, 24, "Interrupt", RED);lcd_show_string(10, 76, 220, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);xTaskCreate((TaskFunction_t)start_task,          /* 任务函数 */(const char *)"start_task",          /* 任务名称 */(uint16_t)START_STK_SIZE,            /* 任务堆栈大小 */(void *)NULL,                        /* 传入给任务函数的参数 */(UBaseType_t)START_TASK_PRIO,        /* 任务优先级 */(TaskHandle_t *)&StartTask_Handler); /* 任务句柄 */vTaskStartScheduler();
}/* start_task */
void start_task(void *pvParameters)
{taskENTER_CRITICAL(); /* 进入临界区 *//* 初始化TIM3、TIM5 */btim_tim3_int_init(10000 - 1, 8400 - 1);btim_tim5_int_init(10000 - 1, 8400 - 1);/* 创建任务1 */xTaskCreate((TaskFunction_t)task1,               /* 任务函数 */(const char *)"task1",               /* 任务名称 */(uint16_t)TASK1_STK_SIZE,            /* 任务堆栈大小 */(void *)NULL,                        /* 传入给任务函数的参数 */(UBaseType_t)TASK1_PRIO,             /* 任务优先级 */(TaskHandle_t *)&Task1Task_Handler); /* 任务句柄 */vTaskDelete(StartTask_Handler); /* 删除开始任务 */taskEXIT_CRITICAL();            /* 退出临界区 */
}/* task1 */
void task1(void *pvParameters)
{uint32_t task1_num = 0;while (1){if (++task1_num == 5){printf("FreeRTOS Close Interrupt\r\n");portDISABLE_INTERRUPTS(); /* FreeRTOS关闭中断 */delay_ms(5000);           /* 不能使用vTaskDelay，vTaskDelay内部会执行开中断操作 */printf("FreeRTOS Open Interrupt\r\n");portENABLE_INTERRUPTS(); /* FreeRTOS打开中断 */task1_num = 0;}vTaskDelay(1000);}
}

freertos_demo.h

#ifndef __FREERTOS_DEMO_H
#define __FREERTOS_DEMO_H#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/TIMER/btim.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"void freertos_demo(void);#endif

btim.c

#include "./BSP/TIMER/btim.h"TIM_HandleTypeDef g_tim3_handle; /* 定时器3句柄 */
TIM_HandleTypeDef g_tim5_handle; /* 定时器5句柄 *//* 基本定时器TIM3中断服务函数 */
void BTIM_TIM3_INT_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&g_tim3_handle); /*定时器回调函数*/
}/* 基本定时器TIM5中断服务函数 */
void BTIM_TIM5_INT_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&g_tim5_handle); /*定时器回调函数*/
}/* 回调函数，定时器中断服务函数调用 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim == (&g_tim3_handle)){printf("TIM3 Output\r\n");}else if (htim == (&g_tim5_handle)){printf("TIM5 Output\r\n");}
}/*  基本定时器TIM3定时中断初始化函数 */
void btim_tim3_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{g_tim3_handle.Instance = BTIM_TIM3_INT;                    /*通用定时器3*/g_tim3_handle.Init.Prescaler = psc;                        /* 设置预分频器  */g_tim3_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;       /* 向上计数器 */g_tim3_handle.Init.Period = arr;                           /*自动装载值*/g_tim3_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; /*时钟分频因子*/HAL_TIM_Base_Init(&g_tim3_handle);HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_tim3_handle); /*使能通用定时器3和及其更新中断：TIM_IT_UPDATE*/
}/*  基本定时器TIM5定时中断初始化函数 */
void btim_tim5_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{g_tim5_handle.Instance = BTIM_TIM5_INT;                    /*通用定时器5*/g_tim5_handle.Init.Prescaler = psc;                        /* 设置预分频器  */g_tim5_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;       /* 向上计数器 */g_tim5_handle.Init.Period = arr;                           /*自动装载值*/g_tim5_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; /*时钟分频因子*/HAL_TIM_Base_Init(&g_tim5_handle);HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_tim5_handle); /*使能通用定时器5和及其更新中断：TIM_IT_UPDATE*/
}/* 定时器底层驱动，开启时钟，设置中断优先级 */
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim->Instance == BTIM_TIM3_INT){BTIM_TIM3_INT_CLK_ENABLE();                     /*使能TIM时钟*/HAL_NVIC_SetPriority(BTIM_TIM3_INT_IRQn, 4, 0); /* 抢占4，子优先级0，组4 */HAL_NVIC_EnableIRQ(BTIM_TIM3_INT_IRQn);         /*开启ITM3中断*/}else if (htim->Instance == BTIM_TIM5_INT){BTIM_TIM5_INT_CLK_ENABLE();                     /*使能TIM时钟*/HAL_NVIC_SetPriority(BTIM_TIM5_INT_IRQn, 6, 0); /* 抢占6，子优先级0，组4 */HAL_NVIC_EnableIRQ(BTIM_TIM5_INT_IRQn);         /*开启ITM5中断*/}
}

bitm.h

#ifndef _BTIM_H
#define _BTIM_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/USART/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"/******************************************************************************************/
/* 基本定时器 定义 *//* TIMX 中断定义 * 默认是针对TIM6/TIM7* 注意: 通过修改这4个宏定义,可以支持TIM1~TIM8任意一个定时器.*/#define BTIM_TIM3_INT                       TIM3
#define BTIM_TIM3_INT_IRQn                  TIM3_IRQn
#define BTIM_TIM3_INT_IRQHandler            TIM3_IRQHandler
#define BTIM_TIM3_INT_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* TIM3 时钟使能 */#define BTIM_TIM5_INT                       TIM5
#define BTIM_TIM5_INT_IRQn                  TIM5_IRQn
#define BTIM_TIM5_INT_IRQHandler            TIM5_IRQHandler
#define BTIM_TIM5_INT_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* TIM5 时钟使能 *//******************************************************************************************/void btim_tim3_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc);
void btim_tim5_int_init(uint16_t arr, uint16_t psc);#endif

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.hqwc.cn/news/688573.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

【初始类和对象】（实例讲解！超级详细！）

【初始类和对象】（实例讲解！超级详细！）

【初始类和对象】 前言1. 面向对象的初步认知1.1什么是面向对象1.2 面向对象与面向过程 2. 类的定义和使用2.1 简单认识类2.2 类的定义格式 3. 知识的代码举例讲解3.1 创建类、实例化类3.2 构造方法初始化类、this 3. 总结 前言 由于类和对象是我们在学习过程中需要接受的概念…
阅读更多...
本地运行.net项目

本地运行.net项目

有时候需要我们自己做一个.net的课设项目&#xff0c;但是我们有了代码后却不知道怎么运行。我们0基础来学习一下如何运行一个.net项目 1.安装visual studio 2022 不用安装老版本&#xff0c;新版就可以。安装好了2022版本&#xff0c;这是一个支持web的IDE&#xff0c;我们可…
阅读更多...
vue3父子组件相互调用方法详解

vue3父子组件相互调用方法详解

&#x1f49f; 上一篇文章 Vue2中父子组件互相传值和方法调用 &#x1f4dd; 系列专栏 vue从基础到起飞 目录 1、前言 2、子组件调用父组件方法&#xff08;setup组合式&#xff09; 2.1 父组件Father.vue 2.2 子组件Child.vue 3、父组件调用子组件方法&#xff08;setup组…
阅读更多...
机器学习面试篇

机器学习面试篇

如何理解机器学习数据集的概念 数据集是机器学习的基础&#xff0c;它包括了用于训练和测试模型所需的数据。数据集通常以矩阵的形式存在&#xff0c;其中每一行代表一个样本&#xff08;或实例&#xff09;&#xff0c;每一列代表一个特征&#xff08;或属性&#xff09;。…
阅读更多...
教你一招，一键解锁云盘与NAS自动同步！

教你一招，一键解锁云盘与NAS自动同步！

想象一下 数字生活就像一座繁忙的都市 云盘是你的空中阁楼 俯瞰着整个城市的美景 而NAS是坚实的地基 承载着所有珍贵的记忆 那如何让数据在 城市的高空与地面之间自由穿梭呢&#xff1f; 别急&#xff01;铁威马来帮你&#xff01; TOS 6创新功能&#xff1a;云盘挂载 …
阅读更多...
python实现星号打印出金字塔

python实现星号打印出金字塔

#编程实现下列图形的打印 a input() for i in range(int(a)//21): num * * ((i1)*2-1) print(num.center(int(a), )) 编译后通过。输入20后得到下面的星号金字塔
阅读更多...
Python专题：十一、集合

Python专题：十一、集合

集合的初始化 . 字符串中的重复元素只能保留一个 数学中的集合操作 - 求两个集合的差集 & 求两个集合的交集 | 合并两个集合元素
阅读更多...
电商购物系统商品数据结构设置

电商购物系统商品数据结构设置

电商购物系统商品数据结构设置 如上图所示 , 该表为商品表关系的示意图 , 气质我们要溥仪一个电视购物系统要用到的知识那就是SPU和SKU 简单来说这两种就是不同的分类方式 , 我们在浏览淘宝等页面的时候也会遇见相同的情况如我们可以进行品牌的筛选 , 也可以进行商品价格的筛选…
阅读更多...
无限集中的最小数字

无限集中的最小数字

题目链接 无限集中的最小数字 题目描述 注意点 1 < num < 1000 解答思路 由题意得&#xff0c;可以理解为最初集合中有1~1000之间的所有数字&#xff0c;如果集合中存在数字&#xff0c;则添加时不会有任何操作&#xff1b;在移除集合中的元素时&#xff0c;会按顺序…
阅读更多...
【一支射频电缆的诞生】GORE 戈尔

【一支射频电缆的诞生】GORE 戈尔

工具连接&#xff1a; https://microwave-cablebuilder.gore.com/ 控制参数&#xff1a; 连接器&#xff1a; 欣赏
阅读更多...
静态分析-RIPS-源码解析记录-02

静态分析-RIPS-源码解析记录-02

这部分主要分析scanner.php的逻辑&#xff0c;在token流重构完成后&#xff0c;此时ini_get是否包含auto_prepend_file或者auto_append_file 取出的文件路径将和tokens数组结合&#xff0c;每一个文件都为一个包含require文件名的token数组 接着回到main.php中&#xff0c;此时…
阅读更多...
收音机套件焊接和装调的总结

收音机套件焊接和装调的总结

很早之前买了一个小收音机&#xff0c;今天翻出来焊接上。 还好&#xff0c;质量挺好的&#xff0c;电路板没有氧化。 一。静态电流 pcb上面留有ABCD四个测电流的位置。方便调试。 焊接后&#xff0c;V1电流偏大&#xff0c;如果电流过大&#xff0c;会导致R2的压降过大&am…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023