总结一下关于FreeRTOS中开关中断的注意事项

sanit · 发表于 2018-6-8 15:18:42

1.首先说明：本工程是使用FreeRTOS V8.2.3。

2.问题起源：在bsp_Init();硬件初始化里面初始化外设，并且使用printf函数打印，导致死机。

3.问题描述：
在启动任务之前，我工程使用printf函数（串口FIFO使用串口发送中断了）
测试发现在操作系统启动之前，如果调用开关中断，会导致中断关闭，之后无法打开。无法进入串口发送中断；

4.因为本工程是使用FreeRTOS操作系统，使用
#define DISABLE_INT() taskENTER_CRITICAL()
#define ENABLE_INT()    taskEXIT_CRITICAL()
完成开关中断操作的。这一点要跟裸机下使用  __set_PRIMASK(0) __set_PRIMASK(1)是不一样的；

5.对于上述问题归根到底是因为：
static UBaseType_t uxCriticalNesting = 0xaaaaaaaa;【port.c 157行】
中断嵌套默认是0xaaaaaaaa,而开中断函数：
void vPortExitCritical( void )
{
configASSERT( uxCriticalNesting );
uxCriticalNesting--;
if( uxCriticalNesting == 0 )
{
portENABLE_INTERRUPTS();
}
}

这里判断 uxCriticalNesting 等于0 的时候才会执行portENABLE_INTERRUPTS();进行开中断。
所以简而言之就是系统启动之前，只能关闭中断，而无法打开中断；
我尝试把static UBaseType_t uxCriticalNesting = 0xaaaaaaaa;更改为
static UBaseType_t uxCriticalNesting = 0x00000000;，这样哪怕在操作系统启动之前，开关中断都没有什么问题；

6.为什么说操作系统启动之后，开关中断就没问题了呢，需要进一步看：
void vTaskStartScheduler( void )【task.c  1543行】是启动操作系统的，这里面调用
BaseType_t xPortStartScheduler( void )【port.c 332行】，这个函数有初始化uxCriticalNesting = 0；
所以说，必须启动操作系统，操作开关中断才会都有效，否则只能关闭中断，无法打开中断。

/***********************************************************/
我还遇见另外一个问题，一起记录下：
还有一个问题：测试发现在操作系统启动之前，如果前面有大量printf打印函数，会死机，比如：
for(u8 i = 0;i<100;i++)       循环100次
printf("11112554645235695659+\r\n");
一点打印函数就不会死机；比如：
for(u8 i = 0;i<10;i++)       循环10次
printf("11112554645235695659+\r\n");

分析：
1.经过仿真发现是大量打印函数会导致串口FIFO缓冲区满，而串口里面有检测：如果缓冲区满，会等待缓冲区不满；而中断由被屏蔽了，导致死等，那么就死机；
仔细想一下，串口FIFO不是边填充，边串口发送中断里面发送吗？归根到底还是串口中断被屏蔽了导致的。
2.那么小量打印，缓冲区不会满，但是串口在操作系统启动之前不会打印东西的，也是因为串口中断被屏蔽了。这种情况下，当系统启动之后，会立即进行发送。因为启动操作系统后，在函数prvStartFirstTask();【port.c  410行】里面会打开所有中断。

/***********************************************************/
注意：
FreeRTOS操作系统使用 basepri 进行开关中断，而一般裸机使用 primask 开关中断。区别如下：
名字                                                       功能描述
primask       这是个只有 1 个 bit 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 bit 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。

使用basepri屏蔽中断之后，就算使用primask开启所有中断，也是无效的。

可以这样理解 primask 和 basepri的关系：学过51的人都知道，51有个总中断开关EA，这个EA就相当于primask，是总开关；
而 basepri 可以理解为是串口，定时器1中断开关；如ES、ET1这些分开关。
所以：
就算总开关开了，  但是外设中断被屏蔽了，还是进不去中断；
就算外设开关开了，但是总中断关了，    还是进不去中断；

/***********************************************************/
进一步深入：
prvStartFirstTask();【port.c  410行】中打开了总开关primask，并且开异常faultmask。没有发现操作basepri的。
进一步看里面有一句：svc 0 这会导致进入SVC中断，
__asm void vPortSVCHandler( void )函数是SVC中断函数，这里面有：
mov r0, #0
msr basepri, r0
所以总得来说，函数prvStartFirstTask();里面对中断而言，对primask faultmask basepri都有操作，操作结果是：
primask 为 0，开中断；
faultmask 为 0，开异常；
basepri 为 0，不关闭任何中断；

/**************************************************************/
附录：
在汇编代码中，CPSID CPSIE  用于快速的开关中断。
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

好了，大概就这么多，不进去不知道，一进去就出不来了。
分享一下，防止大家遇到跟我一样的问题。