[问答]

如何对FreeRTOS中断进行测试呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 FreeRTOS与临界段代码保护有关的函数有哪几个？如何对FreeRTOS中断进行测试呢？ 0
2021-11-26 08:06:09　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 32 个回答。邀请回答风来吴山该类别下有 32 个回答。邀请回答举报云达贞相关推荐 • FreeRTOS实时操作系统是如何进行移植的呢 1316 • 如何对基于STM32F103ZET6的FreeRTOS进行移植并测试呢 1067 • 原子FreeRTOS delay文件问题如何解决 1171 • FreeRTOS中断关闭函数不起作用的原因？ 1189 • freertos系统会影响RTC中断吗？ 1966 • 怎样去使用FreeRTOS二值信号量呢 935 • FreeRtos硬件中断怎么写？ 292 • 请问如何测量RT1050的USB性能？ 456 • 在FreeRTOS中断实验中，在任务中关闭中断，即使没有开启中断，中断仍在执行的原因？ 2460 • 请问有没有FreeRTOS串口收发的程序呢？ 2548 2个回答

FreeRTOS中断配置和临界段

中断简介

STM32的中断很重要，它不同于if、switch等条件检测语句，它是由硬件产生的。在程序中，代码默认按顺序执行，当遇到中断触发时，就会打断当前执行代码并且调到中断服务函数中去执行中断任务。
这种情况在汇编语言中的表现形式一般是:

保存用到的寄存器(保护现场)
处理终端
回复用到的寄存器(恢复现场)
中断返回

Cortex-M处理器内核提供了一个用于中断管理的嵌套向量中断控制器(NVIC)，最多支持240个中断请求(IRQ)、一个不可屏蔽中断(NMI)、一个滴答定时器中断(Systick)和多个系统异常(硬件错误、总线错误、使用错误、PendSV等等)。Cortex-M 处理器有多个用于管理中断和异常的可编程寄存器，这些寄存器大多数都在 NVIC 和系统控制块(SCB)中。
中断优先级

Cortex-M处理器有三个固定优先级和256个可编程优先级，最多有128个抢占优先级，但具体数目需要由芯片厂商自行设定。绝大多数芯片都会进行剪裁，一般优先级个数是8、16和32个。Cortex-M处理器最多有256个可编程优先级，说明控制优先级的寄存器共有8位，这个优先级是MSB(最高位)对齐的，所以一般都是前3或4位是用来表达优先级的。
例如：
[tr]Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0[/tr]

置位

返回0

STM32就使用了前四位作为优先级表达位，因此STM32就有16个可编程优先级:0x00(最高优先级)、0x10-0xF0。此外中断可以被屏蔽，这时需要用到3个特殊寄存器：PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI。
PRIMASK 和 FAULTMASK 寄存器

在需要进行对时序严格要求的任务时，我们需要暂时屏蔽所有中断来保证任务的精确完成，这时可以使用 PRIMASK 寄存器，PRIMASK 用于禁止除复位、NMI 和 HardFalut 外的所有异常和中断，可以通过汇编语言CPS指令来控制PRIMASK。

CPSIE I; //清除 PRIMASK(使能中断)
CPSID I; //设置 PRIMASK(禁止中断)

以上代码等同于

MOVS R0, #0
MSR  PRIMASK, R0 ;//将 0 写入 PRIMASK 以使能中断

MOVS R0, #1
MSR  PRIMASK, R0 ;//将 1 写入 PRIMASK 禁止所有中断

BASEPRI 寄存器
当需要精准控制低于哪些优先级的中断需要关闭时，这时就可以使用BASEPRI寄存器，这个寄存器可以进行更加准确的屏蔽。例如屏蔽优先级0x80及以下的中断:

MOV       R0，       #0X60
MSR       BASEPRI,    R0

解除屏蔽只需要将0写入BASEPRI寄存器即可

MOV       R0，       #0
MSR       BASEPRI,    R0

FreeRTOS中断配置宏

configPRIO_BITS

优先级表达位，STM32为前4位，所以此宏为4
configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY

此宏表示最低优先级，STM32最低优先级为0~15，所以此宏为15，当处理器为其他芯片时，需要按手册修改。
configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

该宏定义如下：
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY                ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
该宏是设置内核中断优先级，内容是将 configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY左移四位，因为中断表达需要用高4位来表达，所以需要左移4位。除此外，也可以直接写为：
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY                0xF0
宏 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 用来设置 PendSV 和滴答定时器的中断优先级， port.c 中有如下定义：

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

PendSV和SysTcik的中断优先级设置是操作0xE000-0xED20地址的，这样一次写入的是个32位的数据，SysTick和PendSV的优先级寄存器分别对应这个32位数据的最高8位和次高8位，因此是一个左移16位，一个左移24位。
configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

此宏定义了FreeRTOS可管理的最大优先级，程序生成后默认设置的是5，所以优先级高于5(优先级数小于5)的都不归FreeRTOS管。
configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

此宏是由configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY左移4位而来的，原因和宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY一样。此宏设置好以后，低于此优先级的中断可以安全的调用 FreeRTOS的API函数，高于此优先级的中断FreeRTOS是不能禁止的，中断服务函数也不能调用FreeRTOS的API函数！
FreeRTOS开关中断

FreeRTOS开关中断函数为portENABLE_INTERRUPTS()和portDISABLE_INTERRUPTS()，这两个函数其实是宏定义，在portmacro.h中有定义，如下：
#define portDISABLE_INTERRUPTS()                                        vPortRaiseBASEPRI() #define portENABLE_INTERRUPTS()                   vPortSetBASEPRI(0)
函数vPortBASEPRI()传递了一个0，这就对应了上面说到的，开启中断是将0写入BASEPRI寄存器。
临界段代码

临界段代码也称为临界区，是指哪些必须完成运行，且不能中途打断的代码，比如某些外设的初始化过程需要遵守严格的时序，因此初始化过程不能被打断，所以我们在进行外设初始化时可以添加临界段代码。
FreeRTOS与临界段代码保护有关的函数有4个：taskENTER_CRITICAL()、
和taskEXIT_CRITICAL()、taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()、taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()，
这四个函数其实是宏定义，在task.h文件中有定义。这四个函数的区别是前两个是任务级的临界段代码保护，后两个是中断级的临界段代码保护。
任务级临界段代码保护

taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()是任务级的临界代码保护，一个是进入临界段，一个是退出临界段，这两个函数是成对使用的，这函数的定义如下：
#define taskENTER_CRITICAL()          portENTER_CRITICAL()
#define taskEXIT_CRITICAL()          portEXIT_CRITICAL() 而portENTER_CRITICAL()和portEXIT_CRITICAL()也是宏定义，在文件 portmacro.h中有定义。
任务级临界代码保护使用方法如下：

void CriticalTask_TEST(void const * argv)
{
taskENTER_CRITICAL();                                                    //进入临界区
total_num += 0.01f;
printf("total_num 的值为: %.4frn",total_num);
taskEXIT_CRITICAL();                                                       //退出临界区
vTaskDelay(1000);
}

当进入临界区时，中断被屏蔽，临界区代码无法被打断，只有当所有的临界段代码都退出以后才会使能中断！
注:当进入临界区时，优先级低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的中断得不到及响应，所以临界区代码一定要精简。
中断级临界段代码保护

函数taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()和taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()中断级别临界段代码保护，是用在中断服务程序中的，而且这个中断的优先级一定要低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。这两个函数在文件task.h中有如下定义：

#define taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()       portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()
#define taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(x)       portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x)

中断级临界代码保护使用方法如下：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断
{
status_value=taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();          //进入临界区
total_num += 1;
printf("float_num 的值为: %drn",total_num);
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(status_value);             //退出临界区
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}

FreeRTOS中断测试实验

创建工程

打开串口1，参数默认。

配置是时钟树

配置定时器3和定时器5

配置定时器中断优先级

配置FreeRTOS并创建任务

创建工程

查看代码

打开工程可以在stm32f1xx_hal_cortex.c文件中找到定制器中断优先级配置代码。

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{
  if(tim_baseHandle->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 0 */
  /* USER CODE END TIM3_MspInit 0 */
/* TIM3 clock enable */
__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
/* TIM3 interrupt Init */
HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 4, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 1 */
  /* USER CODE END TIM3_MspInit 1 */
  }
  else if(tim_baseHandle->Instance==TIM5)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM5_MspInit 0 */
  /* USER CODE END TIM5_MspInit 0 */
/* TIM5 clock enable */
__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();
/* TIM5 interrupt Init */
HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 5, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM5_MspInit 1 */
  /* USER CODE END TIM5_MspInit 1 */
  }
}

可以从中看出TIM3优先级为4，大于FreeRTOS所能管理的优先级，TIM优先级为5，恰好在FreeRTOS所能管理的优先级之中。
先在main.c中将定时器回调函数代码补全：
定时器回调函数代码补全

打开main.c文件，补全HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)函数中缺少的定时器3和定时器5的代码。

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */
if(htim->Instance == TIM3)
{
printf("TIM3 输出.......rn");
}
  /* USER CODE END Callback 0 */
  if (htim->Instance == TIM1) {
HAL_IncTick();
  }
  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */
if(htim->Instance == TIM5)
{
printf("TIM5 输出.......rn");
}
  /* USER CODE END Callback 1 */
}

编写测试代码

打开freertos.c文件，找到void extitask_test(void const * argument)函数，添加自己的代码：

void extitask_test(void const * argument)
{
static uint32_t total_num = 0;
  /* USER CODE BEGIN extitask_test */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
total_num += 1;
if(total_num == 5)
{
printf("关闭中断.............rn");
portDISABLE_INTERRUPTS();
HAL_Delay(5000);
printf("打开中断.............rn");
portENABLE_INTERRUPTS();
}
  }
  /* USER CODE END extitask_test */
}

查看运行结果

打开串口助手可以看到当中断关闭时只有定时器3在工作，而定时器5则失效，当中断重新打开时，定时器3和定时器5又重新一起计时了。

小结

当我们使用FreeRTOS时，要注意有些外设的驱动代码需要严格连续执行，不能被打断，这时我们可以使用临界段代码来保护现场。但是只需要屏蔽某些优先级的中断时，就可以使用中断屏蔽代码。

2021-11-26 11:22:07 评论

徐丹

答案对人有帮助，有参考价值 0 测试的话，可以加个IO的翻转，用示波器测时间

2021-11-29 09:41:28 评论举报 jinyi7016