【FreeRTOS初探】中断管理

中断管理

概览

1. 只有以“FromISR”或“FROM_ISR”结束的API函数或宏才可以在中断服务例程中。
2. 本章内容：
   哪些FreeRTOS的API函数可以在中断服务例程中使用？
   延时中断方案是如何实现的？
   如何创建和使用二值信号量以及计数信号量？
   二值信号量和计数信号量之间的区别？
   如何利用队列在中断服务例程中把数据传入传出？
   一些FreeRTOS移植中采用的中断嵌套模型？

延迟中断处理

采用二值信号量同步

二值信号量作用：二值信号量可以在某个特殊的中断发送时，让任务解除阻塞，相当于让任务与中断同步。这样，可以让中断事件处理量大的工作在同步任务中完成，中断服务例程(ISR)中只是快速处理少部分工作。
若某个中断处理要求特别紧急，其延迟处理任务的优先级可以设为最高，以保证延迟处理任务随时都抢占系统中的其他任务。这样，延迟处理任务就成为其对应的ISR退出后第一个执行的任务，在时间上紧接着ISR执行，相当于所有的处理都在ISR中完成一样。

获取(Taking)，P()操作→延时处理任务对一个信号量进行带阻塞性质的take调用→进入阻塞态以等待事件发生。
给出(Giving)，V()操作→当事件发生后，ISR对同一个信号量进行give操作，使得延迟处理任务解除阻塞→事件在延迟处理任务中得到相应的处理。
备注：
P(荷兰语Parsseren，即英文Pass)
V(荷兰语Verhoog，即英文Increment)。
S(信号量Semaphore，相当于一个标志，代表一个资源，一个事件)
P(S)/V(S)操作时信号量的两个原子操作，原子操作如下行为：
P(S):

IF(S <= 0)THEN 将本线程加入S的等待队列
S=S-1

V(S)

S = S + 1
IF(S > 0)THEN 唤醒某个等待线程

在此中断同步的情形下，信号量可看做是一个深度为1的队列（因此队列最多只能保存一个数据单元，所以，其不为空，则为满，即为二值）
延迟处理任务调用xSemaphoreTake()时←→带阻塞时间地读取队列。若队列为空，任务则进入阻塞态。
当事件发生后，ISR通过调用xSemaphoreGiveFromISR()放置一个令牌(信号量)，使得队列为满状态。这使得延迟处理任务切出阻塞态，并移除令牌，使得队列再次成为空。
当任务完成处理后，再次读取队列，发现队列为空，又进入阻塞态，等待下一次时间发生。

vSemaphoreCreateBinary() API

作用：创建二值信号
函数原型：

void vSemaphoreCreateBinary( xSemaphoreHandle xSemaphore);

参数：
xSemaphore——创建的信号量。

xSemaphoreTake() API

作用：等同于一次P()操作，获取信号量。所有类型的信号量都可以通过调用函数xSemaphoreTake获取。
注意：xSemaphoreTake 不能在·中断服务例程中调用。
函数原型：

portBASE_TYPE xSemaphoreTake( xSemaphoreHandle xSemaphore, portTickType xTicksToWait);

参数：
xSemaphore——获取信号量；
xTicksToWait——阻塞超时时间，即任务进入阻塞以等待信号量的有效的最长时间
返回值：
pdPASS(成功获取信号量)
pdFALSE(未能获取信号量)

xSemaphoreGiveFromISR()

作用：xSemaphoreGiveFromISR是xSemaphoreGive()特殊形式，专用于中断服务例程。
函数原型：

portBASE_TYPE xSemaphoreGiveFromISR( xSemaphoreHandle xSemaphore,
portBASE_TYPE *pxHigherPriorityTaskWoken );

参数：
xSemaphore——给出信号量
pxHigherProorityTaskWoken——若调用xSemaphoreGiveFromISR()使得一个任务解除阻塞，并且这个任务的优先级高于当前任务，那么xSemaphoreGiveFromISR会在函数内部将*pxHigherProorityTaskWoken设为pdTRUE
返回值：
pdPASS
pdFAIL——信号量以有效，无法给出。

计数信号量

在中断服务例程中使用队列

中断嵌套