【FreeRTOS操作系统教程】第12章 FreeRTOS中断优先级配置(重要)

单片机指令的中断处理与优先级设置中断处理是单片机系统中非常重要的一个概念，它允许在程序执行过程中暂停当前任务，转而执行其他的紧急任务。

在单片机系统中，中断按照优先级来进行处理，优先级较高的中断具有更高的执行权。

本文将探讨单片机指令的中断处理及优先级设置的相关知识。

一、中断处理的基本流程单片机中断处理的基本流程包括中断的触发、中断的响应和中断的处理。

1. 中断的触发中断的触发是指引起中断的事件发生，例如外部输入的信号改变或者定时器计数器溢出等。

当发生中断触发事件时，单片机会检测到该事件，并决定是否触发相关的中断。

2. 中断的响应中断的响应是指单片机在发生中断触发事件后，立即停止当前任务的执行，保存当前任务的状态，并转而执行中断服务程序。

为了保证中断处理的正确性，单片机需要在中断响应之前关闭其他中断的触发，以保证只有最高优先级的中断得以响应。

3. 中断的处理中断的处理指单片机执行对应中断的服务程序。

中断服务程序是一个独立的子程序，用于处理中断触发事件。

根据具体的应用需求，中断服务程序可以进行一系列的操作，例如读写寄存器、处理数据、发送接收数据等。

处理完成后，需要恢复原来的状态，并返回到原来的任务继续执行。

二、中断优先级设置为了合理地处理多个中断，单片机中提供了中断优先级设置的功能。

不同的中断可以设置不同的优先级，以确保高优先级的中断能够及时得到处理。

1. 优先级的概念优先级是用来区分不同中断响应顺序的标志。

单片机一般会提供多个中断请求引脚，每个引脚连接一个外设设备。

设置不同中断的优先级可以根据外设设备的重要性和响应要求来确定。

2. 优先级的设置方法在单片机中，一般都会提供中断优先级设置的相关控制位或寄存器。

我们可以通过设置这些位或寄存器来对中断进行优先级的设置。

具体的设置方法可以根据不同的单片机型号来确定，一般会提供相应的中断控制寄存器或指令用于设置中断的优先级。

一般来说，越低的优先级对应的中断响应越晚。

freertos 讲解**FreeRTOS讲解******FreeRTOS是一个开源的实时操作系统，广泛应用于嵌入式系统。

在本文档中，我们将深入探讨FreeRTOS的核心特性、优势及应用场景，帮助您全面了解这一强大的操作系统。

**一、FreeRTOS简介**FreeRTOS是一个免费的实时操作系统，由Real Time Engineers Ltd.维护。

它遵循MIT开源协议，可以免费用于商业和非商业项目。

FreeRTOS支持多种硬件平台，如ARM、AVR、MSP430等，具有高度可扩展性和模块化特点。

**二、FreeRTOS核心特性**1.任务管理：FreeRTOS采用基于优先级的任务调度算法，支持多任务并发执行，确保高优先级任务能够及时获得处理器资源。

2.时间管理：FreeRTOS提供了精确的时间管理功能，包括定时器、延时函数等，以满足实时性要求。

3.内存管理：FreeRTOS提供了动态内存分配和回收机制，支持堆内存管理，以满足不同任务的内存需求。

4.通信机制：FreeRTOS支持多种通信机制，如信号量、互斥量、消息队列等，用于任务间的同步和数据传递。

5.中断管理：FreeRTOS允许在中断服务程序中调用操作系统服务，提高了中断处理的实时性。

6.可扩展性：FreeRTOS支持多种硬件平台，用户可以根据需求添加或删除功能模块，实现高度定制化。

**三、FreeRTOS优势**1.开源免费：FreeRTOS遵循MIT协议，可以免费使用，降低了开发成本。

2.实时性：FreeRTOS具有优异的实时性能，能够满足各种实时性要求较高的应用场景。

3.跨平台：FreeRTOS支持多种硬件平台，方便开发者进行跨平台开发。

4.易用性：FreeRTOS提供了丰富的API接口，易于学习和使用。

5.社区支持：FreeRTOS拥有庞大的开发者社区，可以获得丰富的技术支持和资源。

**四、FreeRTOS应用场景**1.嵌入式系统：FreeRTOS广泛应用于嵌入式领域，如智能家居、工业控制、医疗设备等。

中断优先级程序设计中断是计算机系统中一种重要的机制，它可以在程序执行过程中，根据特定的条件或事件发生时，暂停当前正在执行的程序，转而执行相应的中断服务程序。

中断优先级程序设计是指在多个中断同时发生时，根据优先级的设定，决定中断的处理顺序。

中断优先级程序设计的目的是为了提高系统的响应速度和效率。

在实际应用中，不同的中断可能具有不同的紧急程度和重要性，因此需要根据实际需求，合理地设置中断的优先级。

一般来说，中断的优先级可以分为高优先级和低优先级两种。

在中断优先级程序设计中，高优先级的中断会立即打断正在执行的低优先级中断或主程序，转而执行高优先级中断的服务程序。

这样可以确保高优先级中断的及时处理，避免因低优先级中断或主程序的执行而延误高优先级中断的处理。

而低优先级中断则会在高优先级中断处理完毕后再继续执行。

中断优先级程序设计的实现需要借助硬件和软件的支持。

在硬件方面，可以通过设置中断控制器的优先级寄存器来确定中断的优先级。

在软件方面，可以通过编程的方式，设置中断的优先级。

一般来说，中断的优先级可以通过设置中断向量表或中断服务程序的调用顺序来实现。

在实际应用中，中断优先级程序设计可以应用于各种场景。

例如，在实时操作系统中，可以根据任务的紧急程度和重要性，设置不同的中断优先级，以确保系统对关键任务的及时响应。

在通信系统中，可以根据不同的通信协议和数据传输方式，设置不同的中断优先级，以确保数据的准确传输和处理。

在嵌入式系统中，可以根据外部设备的特性和工作模式，设置不同的中断优先级，以确保系统对外部设备的及时响应。

总之，中断优先级程序设计是一种重要的程序设计方法，它可以提高系统的响应速度和效率。

通过合理地设置中断的优先级，可以确保系统对不同事件的及时处理，提高系统的可靠性和稳定性。

在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，灵活地运用中断优先级程序设计，以实现更好的系统性能和用户体验。

FreeRTOS 是一个用于嵌入式系统的实时操作系统（RTOS），它提供了丰富的功能和API，方便开发者进行任务管理、中断管理和其他实时操作系统的相关操作。

以下是FreeRTOS 中断管理和其他用法的概述：1. 中断管理：- FreeRTOS 提供了`vPortEnterCritical()` 和`vPortExitCritical()` 函数来实现中断的临界区保护。

在进入临界区前调用`vPortEnterCritical()`，在离开临界区时调用`vPortExitCritical()`。

这样可以避免多个中断同时访问共享资源的竞态条件。

- FreeRTOS 还支持软件自动优先级调度（Priority Inheritance Protocol, PIP），这可以确保高优先级任务可以及时响应中断。

2. 任务管理：- 使用FreeRTOS，您可以使用`xTaskCreate()` 函数来创建任务。

每个任务都有自己的优先级和堆栈空间。

- FreeRTOS 提供了任务管理的API，例如：`vTaskDelay()` 用于延迟任务的执行，`vTaskDelete()` 用于删除任务，`vTaskSuspend()` 和`vTaskResume()` 用于暂停和恢复任务的执行等。

- 您可以使用`xTaskCreateStatic()` 函数创建静态任务，从而节省动态分配内存的开销。

3. 信号量和互斥量：- FreeRTOS 提供了两种同步机制：二进制信号量和计数信号量。

您可以使用`xSemaphoreCreateBinary()` 和`xSemaphoreCreateCounting()` 函数创建信号量。

- 使用`xSemaphoreTake()` 和`xSemaphoreGive()` 函数获取和释放信号量，以控制任务和中断之间的访问权。

- 互斥量是一种特殊的信号量，用于实现任务对共享资源的互斥访问。

您可以使用`xSemaphoreCreateMutex()` 函数创建互斥量。

[FreeRTOS⼊门]1.CubeMX中FreeRTOS配置参数及理解1.有关优先级 1.1 Configuration --> FreeRTOSMAX_PRIORITIES 设置任务优先级的数量：配置应⽤程序有效的优先级数⽬。

任何数量的任务都可以共享⼀个优先级，使⽤协程可以单独的给与它们优先权。

见MAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES。

在RTOS内核中，每个有效优先级都会消耗⼀定量的RAM，因此这个值不要超过你的应⽤实际需要的优先级数⽬。

每⼀个任务都会被分配⼀个优先级，优先级值从0~（MAX_PRIORITIES - 1）之间。

低优先级数表⽰低优先级任务。

空闲任务的优先级为0（PriorityIdle），因此它是最低优先级任务。

FreeRTOS调度器将确保处于就绪状态（Ready）或运⾏状态（Running）的⾼优先级任务⽐同样处于就绪状态的低优先级任务优先获取处理器时间。

换句话说，处于运⾏状态的任务永远是⾼优先级任务。

处于就绪状态的相同优先级任务使⽤时间⽚调度机制共享处理器时间。

Interrupt nesting behaviour configuration 断⾔配置LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY此宏定义是⽤来配置 FreeRTOS中⽤到的SysTick中断和PendSV中断的优先级reeRTOSreeRTOSreeRTOSreeRTOS ⽤到的 SysTSysT ick 中断和 PendSV中断的优先级。

在 NVIC分组设置为4的情况下，此宏定义的范围就是 0-15 ，即专门配置抢占优先级。

这⾥即专门配置抢占优先级。

这⾥配置为了 15，即 SysTick和 PendSV 都配配置为了最低优先级，实际项⽬中也建议配置为最低优先级。

LIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY定义了受FreeRTOS管理的最⾼优先级中断。

FreeRTOS初步（转）用了半天时间对FreeRTOS有了一个初步的认识，大概总结一下，其中混杂了系统实现和实际应用方面的问题。

现只是以应用为目的，实现方面待以后进一步研究。

1.FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理。

与平台有关的文件包含在portable文件夹中，主要是port.c, portmacro.h两个文件。

平台无关的文件主要是：list.c(基本链表结构), queue.c(包括消息队列，信号量的实现), croutine.c,tasks.c(任务管理，时间管理)。

命名协定RTOS内核与范例程序源代码使用下面的协定：变量char类型的变量以 c 为前缀short类型的变量以 s 为前缀long类型的变量以 l 为前缀float类型的变量以 f 为前缀用了半天时间对FreeRTOS有了一个初步的认识，大概总结一下，其中混杂了系统实现和实际应用方面的问题。

现只是以应用为目的，实现方面待以后进一步研究。

1.FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理。

与平台有关的文件包含在portable文件夹中，主要是port.c, portmacro.h两个文件。

平台无关的文件主要是：list.c(基本链表结构), queue.c(包括消息队列，信号量的实现), croutine.c,tasks.c(任务管理，时间管理)。

命名协定RTOS内核与范例程序源代码使用下面的协定：变量char类型的变量以 c 为前缀short类型的变量以 s 为前缀long类型的变量以 l 为前缀float类型的变量以 f 为前缀double类型的变量以 d 为前缀枚举变量以 e 为前缀其他类型（如结构体）以 x 为前缀指针有一个额外的前缀 p , 例如short类型的指针前缀为 ps无符号类型的变量有一个额外的前缀 u , 例如无符号short类型的变量前缀为 us函数文件内部函数以prv为前缀API函数以其返回值类型为前缀，按照前面对变量的定义函数的名字以其所在的文件名开头。

freertos技巧FreeRTOS是一款常用的嵌入式实时操作系统（RTOS），它提供了丰富的功能和对多种硬件平台的支持。

使用FreeRTOS不仅能够提高开发效率，还能够有效地优化系统性能，实现高效、稳定的系统运行。

本文针对FreeRTOS使用的一些技巧做出简要的介绍。

1. 简化任务优先级的管理任务优先级是实时操作系统中非常重要的一个概念。

在FreeRTOS中，任务优先级的管理需要使用一些特定的API函数进行处理，这往往会带来很大的复杂性和不必要的麻烦。

因此，为了简化任务优先级的管理，可以采用优先级反转机制，减少任务优先级的数量。

具体做法是将中间的任务优先级删除，只保留最高和最低两个优先级，这样可以有效降低系统的复杂度，提高系统的稳定性。

2. 使用任务通知简化任务之间的通讯在实时操作系统中，任务之间的通讯是非常重要的一个问题。

FreeRTOS提供了多种任务通讯的方式，其中最常用的是任务通知。

任务通知能够在任务间高效地传递消息，而且可以针对特定事件进行精细的控制，非常适合需要高效通讯的场景。

3. 合理使用中断控制器中断控制器在实时操作系统中扮演着非常重要的角色。

在使用FreeRTOS时，合理使用中断控制器可以大大提高系统的性能和稳定性。

具体来说，可以使用中断优先级控制来确保一些关键中断始终都能够得到及时处理，从而保证系统的实时性。

4. 使用导出代码分析系统性能FreeRTOS提供了一些导出代码分析工具，可以帮助我们对系统性能进行分析和优化。

通过这些工具，我们可以了解各个任务的行为和系统资源的使用情况，发现潜在的性能问题，从而对系统进行优化。

总之，FreeRTOS是一款非常优秀的嵌入式实时操作系统，它为我们提供了众多的功能和优化手段。

通过巧妙地应用各种技巧，我们不仅可以提高系统的性能和稳定性，还可以加快开发步伐，实现更加出色的嵌入式系统。

freertos原理FreeRTOS是一个基于实时操作系统（RTOS）的开源操作系统内核。

它采用了一种优先级调度算法，可以在多任务环境下实现任务的调度和管理。

本文将介绍FreeRTOS的原理及其应用。

一、FreeRTOS的原理FreeRTOS的核心思想是将系统划分为多个任务，每个任务都有自己的优先级和任务处理函数。

系统根据任务的优先级来进行任务调度，优先级高的任务先执行，优先级低的任务后执行。

通过任务调度器，FreeRTOS可以在多任务环境下实现任务的并发执行。

1. 任务管理FreeRTOS通过任务控制块（TCB）来管理每个任务。

TCB包含任务的状态、优先级、堆栈指针等信息。

系统通过任务控制块来保存和恢复任务的上下文。

当一个任务被挂起时，系统会保存任务的寄存器状态和堆栈指针，当任务重新恢复时，系统会将保存的状态和堆栈指针恢复到任务控制块中。

2. 任务调度FreeRTOS使用优先级调度算法来确定下一个要执行的任务。

当一个任务处于就绪状态时，系统会根据任务的优先级来选择下一个要执行的任务。

优先级高的任务先执行，优先级低的任务后执行。

如果有多个优先级相同的任务就绪，系统会使用轮转调度算法来确定下一个执行的任务。

3. 任务通信FreeRTOS提供了一些任务通信机制，如信号量、队列、事件组等。

通过这些机制，任务可以进行同步和通信。

例如，一个任务可以通过发送信号量来通知另一个任务，另一个任务可以通过等待信号量来等待通知。

二、FreeRTOS的应用FreeRTOS可以应用于各种嵌入式系统，特别是对于资源有限的系统来说，它的优势更加明显。

以下是一些应用示例：1. 实时任务调度FreeRTOS可以用于实时任务调度。

通过设置任务的优先级，可以保证高优先级任务的及时响应，同时保证低优先级任务的执行。

2. 多任务处理FreeRTOS支持多任务处理。

在多任务环境下，系统可以同时执行多个任务，提高系统的并发处理能力。

3. 任务通信与同步FreeRTOS提供了多种任务通信机制，如信号量、队列、事件组等。

RTOS操作系统讲解--FreeRTOS一、操作系统背景讲解操作系统有实时操作系统和分时操作系统。

通常使用的实时操作系统（RTOS）有如MQXLite、MQX、FreeRTOS、uCOS-III、uCLinux、VxWorks、eCos实时操作系统：在一定时间限制内完成特定功能，并控制所有实时任务协调一致工作的操作系统，提供及时响应并具备高可靠性。

实时操作系统分为两种，硬实时（规定时间内完成操作），软实时（按照任务优先级完成操作）。

特征：多任务、有线程优先级、多种中断级别。

使用非实时嵌入式操作系统，例分时操作系统(Time-sharing Operating System)，如Android、Linxu、iOS、Windows CE分时操作系统：将系统处理机时间和内存空间按照一定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。

特征：交互性、多路性、独立性、及时性。

那么实时操作系统和分时操作系统的主要区别的第一性是什么呢？本质就在于设计操作系统的时候，架构机制必须支持是否需要在特定的时间内完成某项任务。

if yes，real-time os，otherwise no.英文称Real Time Operating System，简称RTOS。

二、实时操作系统讲解1.实时操作系统定义实时操作系统（RTOS）是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。

实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。

我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。

实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。

例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。