临界段的保护
临界段的保护
1、什么是临界段
临界段用一句话概括就是一段在执行的时候不能被中断的代码段。
在 FreeRTOS 里面，这个临界段最常出现的就是对全局变量的操作。
临界段会被打的情况：一个是系统调度，还有一个就是外部中断。
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。
2、Cortex-M 内核快速关中断指令
为了快速地开关中断， Cortex-M 内核专门设置了一条 CPS 指令，有 4 种用法：
CPSID I ;PRIMASK=1 ;关中断
CPSIE I ;PRIMASK=0 ;开中断
CPSID F ;FAULTMASK=1 ;关异常
CPSIE F ;FAULTMASK=0 ;开异常
PRIMASK 和 FAULTMAST 是 Cortex-M内核 里面三个中断屏蔽寄存器中的两个，还有一个是 BASEPRI。
3、关中断
FreeRTOS 关中断的函数在 portmacro.h 中定义，分不带返回值和带返回值两种。
/* 不带返回值的关中断函数，不能嵌套，不能在中断里面使用 */
#define portDISABLE_INTERRUPTS() vPortRaiseBASEPRI()void vPortRaiseBASEPRI( void )
{uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; {msr basepri, ulNewBASEPRIdsbisb}
}/* 带返回值的关中断函数，可以嵌套，可以在中断里面使用 */
#define portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR() ulPortRaiseBASEPRI()
ulPortRaiseBASEPRI( void )
{uint32_t ulReturn, ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY; {mrs ulReturn, basepri msr basepri, ulNewBASEPRI isb}
return ulReturn;
}
4、 开中断
/* 不带中断保护的开中断函数 */
#define portENABLE_INTERRUPTS() vPortSetBASEPRI( 0 ) /* 带中断保护的开中断函数 */
#define portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x) vPortSetBASEPRI(x) void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI )
{__asm{msr basepri, ulBASEPRI}
}
5、进入/退出临界段的宏
进入和退出临界段的宏在 task.h 中定义
#define taskENTER_CRITICAL() portENTER_CRITICAL()
#define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR() portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()
#define taskEXIT_CRITICAL() portEXIT_CRITICAL()
#define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( x ) portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR( x )
进入和退出临界段的宏分中断保护版本和非中断版本，但最终都是通过开/关中断来实现。
6、临界段代码的应用
在 FreeRTOS 中，对临界段的保护出现在两种场合，一种是在中断场合，一种是在非中断场合。
/* 在中断场合，临界段可以嵌套 */
{uint32_t ulReturn;/* 进入临界段，临界段可以嵌套 */ulReturn = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();/* 临界段代码 *//* 退出临界段 */taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( ulReturn );
}/* 在非中断场合，临界段不能嵌套 */
{/* 进入临界段 */taskENTER_CRITICAL();/* 临界段代码 *//* 退出临界段*/taskEXIT_CRITICAL();
}
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