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• 0、思考與回答
  • 0.1、思考一
  • 0.2、思考二
  • 0.3、思考三
• 1、關中斷
  • 1.1、帶返回值
  • 1.2、不帶返回值
• 2、開中斷
• 3、臨界段
• 4、應用

0、思考與回答

0.1、思考一

為什麼需要臨界段？

有時候我們需要部分代碼一旦這開始執行，則不允許任何中斷打斷，這段代碼稱為臨界段

0.2、思考二

如何實現臨界段？

1. 關中斷
2. 執行臨界區代碼
3. 開中斷

0.3、思考三

對於 Cotex-M4 內核的處理器如何方便的控制其中斷開關？

使用 BASEPRI 寄存器，當該寄存器中的值不為 0 時，處理器將不會處理優先順序值大於或等於 BASEPRI 的任何異常，該寄存器相關信息可以在 Cortex-M4 Devices Generic User Guide 手冊中找到，具體如下圖所示

值得註意的是 STM32 的 BASEPRI 寄存器做了一些修改，只使用了其高 4 位，低 4 位的數據沒有使用，所以對於 STM32 在使用 BASEPRI 寄存器對中斷進行屏蔽時，需要考慮到寫入的高 4 位數據才是正確的數據，感興趣的可以閱讀 為何修改BASEPRI寄存器無效？ 這篇文章

1、關中斷

1.1、帶返回值

Keil 版本

/* portMacro.h */
#define portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR()       ulPortRaiseBASEPRI()
// 帶返回值關中斷，將當前中斷狀態作為返回值返回
static __inline uint32_t ulPortRaiseBASEPRI(void)
{
	uint32_t ulReturn,ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
	__asm 
	{
		mrs ulReturn,basepri        // 保存中斷時 BASEPRI 寄存器的值
		msr basepri,ulNewBASEPRI    // 屏蔽 優先順序值 大於等於 11 的中斷
		dsb
		isb
	}
	return ulReturn;
}

CLion 版本

static __inline uint32_t ulPortRaiseBASEPRI(void)  
{  
    uint32_t ulReturn,ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;  
    __asm volatile  
    (  
        "mrs ulReturn,basepri        \n"  
        "msr basepri,ulNewBASEPRI    \n"  
        "dsb                         \n"  
        "isb                         \n"  
    );  
    return ulReturn;  
}

1.2、不帶返回值

Keil 版本

/* portMacro.h */
#define portDISABLE_INTERRUPTS()                vPortRaiseBASEPRI()
// 不帶返回值關中斷
static __inline void vPortRaiseBASEPRI(void)
{
	uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
	__asm 
	{
		msr basepri,ulNewBASEPRI
		dsb
		isb
	}
}

CLion 版本

static __inline void vPortRaiseBASEPRI(void)  
{  
    uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;  
    __asm volatile  
    (  
        "msr basepri, %0    \n"
        "isb                \n"
        :
        : "r" (ulNewBASEPRI)
        : "memory"
    );  
}

2、開中斷

Keil 版本

/* portMacro.h */
// 設置 BASEPRI 為 0 開所有中斷
#define portENABLE_INTERRUPTS()                 vPortSetBASEPRI(0)
// 設置 BASEPRI 為進入中斷時的值則恢複原來的中斷狀態
#define portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(x)    vPortSetBASEPRI(x)
// 開中斷
static __inline void vPortSetBASEPRI(uint32_t ulBASEPRI)
{
	__asm volatile
	{
		msr basepri,ulBASEPRI       
	}
}

CLion 版本

static __inline void vPortSetBASEPRI(uint32_t ulBASEPRI)  
{
    __asm volatile  
    (
        "msr basepri, %0    \n"
        : "r" (ulBASEPRI)
        : "memory"
    );
}

3、臨界段

/* task.h */
#define taskENTER_CRITICAL()           portENTER_CRITICAL()
#define taskEXIT_CRITICAL()            portEXIT_CRITICAL()

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

/* portMacro.h */
extern void vPortEnterCritical(void);
extern void vPortExitCritical(void);
#define portENTER_CRITICAL()         vPortEnterCritical()
#define portEXIT_CRITICAL()          vPortExitCritical()

/* port.c */
// 中斷嵌套計數器
static UBaseType_t uxCriticalNesting = 0xAAAAAAAA;
// 進入臨界區
void vPortEnterCritical(void)
{
	portDISABLE_INTERRUPTS();
	uxCriticalNesting++;
	if(uxCriticalNesting==1)
	{
		// configASSERT((portNVIC_INT_CTRL_REG & portVECTACTIVE_MASK) == 0);
	}
}
// 退出臨界區
void vPortExitCritical(void)
{
	// configASSERT(uxCriticalNesting);
	uxCriticalNesting--;
	if(uxCriticalNesting == 0)
	{
		portENABLE_INTERRUPTS();
	}
}

4、應用

普通場合

// 進入臨界區直接屏蔽優先順序號大於 11 的中斷
taskENTER_CRITICAL();
// 退出時直接設置 BASEPRI 寄存器的值為 0 
taskEXIT_CRITICAL();

中斷場合

uint32_t ulReturn;
// 進入臨界區前保存 BASEPRI 寄存器的值
ulReturn = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();
// 退出臨界區時恢復 BASEPRI 寄存器的值
taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR(ulReturn);