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在freertos中，中断优先级和任务优先级之间的关系和使用方法

news 来源：原创 2025/5/18 3:03:34

中断优先级和任务优先级如何匹配？任务优先级不同任务之间该用多高的优先级？中断优先级不同中断中该用多高的优先级？中断优先级和任务优先级设置时，怎样设置可以让任务在调度时屏蔽中断？怎样设置可以让任务在调度时？中断不受任务调度影响，怎样设置？可以让临界区或禁用中断语句生效。

在FreeRTOS中，中断优先级和任务优先级的设置是系统设计中的关键部分，直接影响系统的实时性、响应速度和稳定性。以下是关于如何匹配中断优先级和任务优先级，以及如何设置任务优先级和中断优先级的详细指南。

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### **1. 任务优先级和中断优先级的关系**

- **任务优先级**：FreeRTOS中的任务优先级是一个整数值，数值越大，优先级越高。任务优先级用于调度器决定哪个任务应该运行。

- **中断优先级**：中断优先级由硬件的中断控制器（如NVIC）管理，数值越小，优先级越高。中断优先级用于决定中断的抢占顺序。

**关键点**：

- 任务优先级和中断优先级是两个独立的系统，但它们需要协同工作。

- 高优先级的中断可以抢占低优先级的任务，但任务不能抢占中断。

- 任务调度器运行时，可能会暂时屏蔽某些中断（如通过`taskENTER_CRITICAL()`和`taskEXIT_CRITICAL()`）。

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### **2. 任务优先级的设置**

- **基本原则**：

- 实时性要求高的任务应设置较高的优先级。

- 周期性任务应根据其周期和重要性设置优先级。

- 低优先级的任务可以用于后台处理或不紧急的任务。

- **优先级分配建议**：

- **最高优先级**：用于实时性要求最高的任务（如紧急事件处理）。

- **中等优先级**：用于周期性任务或中等实时性要求的任务（如数据采集、通信处理）。

- **最低优先级**：用于后台任务（如日志记录、状态监控）。

- **注意事项**：

- 避免过多任务使用相同的优先级，否则可能导致任务切换频繁，影响系统性能。

- 使用`vTaskPrioritySet()`可以动态调整任务优先级。

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### **3. 中断优先级的设置**

- **基本原则**：

- 实时性要求高的中断应设置较高的优先级（数值较小）。

- 低优先级的中断可以用于非关键事件处理。

- **优先级分配建议**：

- **最高优先级**：用于硬件故障、看门狗等关键中断。

- **中等优先级**：用于通信接口（如UART、SPI）或定时器中断。

- **最低优先级**：用于非关键外设中断（如GPIO中断）。

- **注意事项**：

- 确保中断服务程序（ISR）尽可能短，避免影响其他中断和任务。

- 使用`configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`设置FreeRTOS可管理的中断优先级范围。

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### **4. 任务调度与中断的屏蔽**

- **任务调度时屏蔽中断**：

- 使用`taskENTER_CRITICAL()`和`taskEXIT_CRITICAL()`进入和退出临界区。在临界区内，任务调度器会屏蔽所有优先级低于`configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`的中断。

- 示例：

```c

taskENTER_CRITICAL();

// 临界区代码

taskEXIT_CRITICAL();

```

- **任务调度时中断不受影响**：

- 将中断优先级设置为高于`configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`，这些中断不会被任务调度器屏蔽。

- 示例：

```c

// 设置中断优先级为最高（数值最小）

NVIC_SetPriority(IRQn, 0);

```

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### **5. 临界区和禁用中断的设置**

- **临界区**：

- 使用`taskENTER_CRITICAL()`和`taskEXIT_CRITICAL()`保护临界区代码。

- 临界区内，任务调度器会屏蔽部分中断，确保代码的原子性。

- **禁用中断**：

- 使用`taskDISABLE_INTERRUPTS()`和`taskENABLE_INTERRUPTS()`完全禁用和启用中断。

- 示例：

```c

taskDISABLE_INTERRUPTS();

// 禁用中断的代码

taskENABLE_INTERRUPTS();

```

- **注意事项**：

- 临界区和禁用中断的时间应尽可能短，避免影响系统实时性。

- 避免在临界区内调用可能引起阻塞的FreeRTOS API（如`vTaskDelay()`）。

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### **6. 实际配置示例**

假设系统有以下任务和中断：

- **任务**：

- 紧急事件处理（优先级：10）

- 数据采集（优先级：7）

- 通信处理（优先级：5）

- 日志记录（优先级：1）

- **中断**：

- 硬件故障（优先级：0）

- 定时器中断（优先级：2）

- UART接收中断（优先级：5）

- GPIO中断（优先级：10）

**配置步骤**：

1. 设置`configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`为5，确保优先级高于5的中断不会被任务调度器屏蔽。

2. 在任务中使用`taskENTER_CRITICAL()`保护临界区代码。

3. 对于硬件故障中断，设置优先级为0，确保其不会被屏蔽。

4. 对于GPIO中断，设置优先级为10，使其可以被任务调度器屏蔽。

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### **7. 总结**

- 任务优先级和中断优先级的设置需要根据系统需求合理分配。

- 使用临界区和中断屏蔽功能时，确保代码的原子性和实时性。

- 通过`configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`控制任务调度器对中断的影响范围。

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