FreeRTOS 遇坑（1）

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FreeRTOS 遇坑（1）

1. 问题

1.1 原理方案

STM32F04 系列上增加了 FreeRTOS 实时系统，创建了二值信号量，功能为通过 USART2 发送数据给 MCU，MCU 通过 DMA 接收数据，在 DMA 中断服务函数内用到了 FreeRTOS API 函数，然后在 USART1 上打印出系统出结果。

这里 USART1 做了重定向。

2. 报错结果

通过系统报错信息Error: ...\FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F\port.c, 768，也就此路径的 768 行。

3. 解决方案

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStr;
	NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannel                    = DMA1_Stream5_IRQn;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 2;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelSubPriority         = 0;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelCmd                 = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStr);

把 UART2 的 DMA 中断优先级更改大于 FreeRTOSConfig.h 里所设定的宏定义 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStr;
	NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannel                    = DMA1_Stream5_IRQn;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 6;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelSubPriority         = 0;
    NVIC_InitStr.NVIC_IRQChannelCmd                 = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStr);

修改完之后，重新编译烧录，就会发现不会报错了。

4. 原理性问题

如上图报错结果，追踪到此函数出现问题，大概率能够判断是因为当前优先级大于系统最大优先级，导致报错。

configASSERT( ucCurrentPriority >= ucMaxSysCallPriority );

能够追踪到 port.c 里，从注释可得知，这是一个 Interrupt priority 的问题：

也就是说，我们对 FreeRTOSConfig.h 中的与 FreeRTOS 中断配置有关的选项，要有一定的了解：

/* 根据 MCU 架构设置 */
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15

/* 此用于设置 FreeRTOS 系统可管理的最大优先级 */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5

/* 内核中断优先级 */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

4.1 NVIC 中断控制器

在 FreeRTOSConfig.h 配置之前，我们要来讲一下，STM32 的 Cortex-M 处理器的中断优先级，这个是非常重要的，只有清除了解之后，才能懂得为何我们要这么去配置。

这里以 STM32F407 的 Cortex-M4 处理器为例，它拥有 4 位优先级，也就是 16 个优先级数。

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这 16个优先级在使用 FreeRTOS 系统时，全部设置为抢占优先级，那怎么设置呢？调用下面的函数，就可以实现。那为什么要把 4 位优先级全部设置成抢占优先级呢？主要是我们使用了 FreeRTOS 系统，它的中断配置没有处理亚优先级的这种情况。

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

此函数放在 main 函数内部第一行中，最先开始就要告诉 RTOS 系统。

那优先级级数等级是怎么设定的？

首先它拥有 16 个优先级数，有一个优先级级别为 2 和优先级级别为 5 的进行比较，优先级别为 2 的优先级比较高。所说的优先级别为 n 的我们称之为数字级别，那么得出结果我们称之为逻辑级别，这点大家一定要清楚。接下来说明的，都以逻辑级别来说明。

4.2 FreeRTOS 中断级别配置

/* 根据 MCU 架构设置 */
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15

此宏定义是用来设置 MCU 架构的最小优先级，由于 STM32 只拥有 16 级的优先级，所以我们设置为 15，也就是 0 ~ 15 的优先级号。

/* 此用于设置 FreeRTOS 系统可管理的最大优先级数 */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5

此宏定义是用来设置 FreeRTOS 系统可管理的最大优先级数，那么我们从上一个宏定义可知，我们拥有 16 级优先级。那么可以简单理解为，0 ~ 4 归 FreeRTOS系统管理，而 5 ~ 15 归我们用户去管理，这说明，权限肯定就有差别了。那有什么用的差别呢？

招投标工作组织规范 (3)

所说的 FreeRTOS API 函数是以 “FromISR” 结尾的 API 的函数。

/* 内核中断优先级 */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

那最后这个 FreeRTOSConfig.h 的配置，其实简单来理解，它就是对我们所设置好的内核架构及 FreeRTOS 可管理的最大优先级数进行移位，移位到我们用户可用的优先级位置上，也就是 Bit4 ~ Bit7 位。

总结：所以，我们每次使用到中断服务函数的时候，就要设置 NVIC 中断控制器，也就是中断号。那这个中断号要设置到用户管理还是系统管理的位置，就需要根据我们实际的情况去设置。如果你设置到系统管理位置，记住一件事情，绝对不允许中断当中使用 FreeRTOS API 提供的函数，也就是以 ”FromISR“ 结尾的。