FreeRTOS临界区应用与总结

https://blog.csdn.net/chipsea_mltsum/article/details/85612939

项目背景：

做一个测量阻抗脉搏波的设备，设备功能其中之一是采集阻抗信号，通过一个高精度ADC转换为AD值，并将AD值输出。软件模块示例如下：

if (CS1259Ready())           //等待ADC转换完成

   {

       Z13Adc = ReadADC(); //转换完成后读取ADC值；
       printf("%d\t\t",Z13Adc);
       Z13Res = CalRes(Z13Adc); //通过ADC值计算阻抗值
       printf("%d\r\n",Z13Res);

       vTaskDelay(5/portTICK_RATE_MS);
   }
遇到的问题：

在连续读取ADC值时，会随机的中断测量，导致测量停止，或者可能会随机的发送错误数据，经排查非串口传输的原因。且传输错误的数据通常为随机性的产生FF，例如24bit的ADC，会出现后几个bit为F的情况。现象如下：

问题分析：

用逻辑分析仪抓取，发现是ADC的读取程序在读取过程中，受到了中断的干扰，导致其去做其他事情了。

例如：正常读取进程时，通信帧的情况如下：

而出现上述情况时，通信帧的情况如下：

因此软件需保证读取任务进程不能被其他中断干扰。这里采用了FreeRTOS临界区的方式实现。代码示例如下图：

if (CS1259Ready())           //等待AD开始信号
   {
       taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区

       Z13Adc = ReadADC();
       printf("%d\t\t",Z13Adc);
       Z13Res = CalRes(Z13Adc);
       printf("%d\r\n",Z13Res);

       taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
       vTaskDelay(5/portTICK_RATE_MS);
   }
FreeRTOS中临界区总结：

1）互斥的概念？

访问一个被多任务共享，或是被多任务和中断共享的资源时，需要采用“互斥”技术以保证数据在任何时候都保持一致性。这样做的目的是要确保任务从开始访问资源就具有排它性，直到这个资源又恢复到完整状态。

2）什么是基本临界区？

基本临界区是指宏taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()之间的代码区间。也被称为Critical Section或者Critical Regions. 使用方法如下：

// 为了保证PORTA的访问不被中断，将访问操作放入临界区运行
taskENTER_CRITICAL(); //进入基本临界区

// 在taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()之间不会切换到其他任务，中断可以执行，也允许嵌
//套，但只是针对优先级高于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的任务，而且这些中断不允许访问
//FreeRTOS的API函数。

PORTA |= 0x01;

taskEXIT_CRITICAL(); //退出基本临界区
3）基本临界区的原理？

临界区是提供互斥功能的一种非常原始的实现方法。临界区的工作仅仅是简单的把中断全部关掉，或者是关掉优先级在configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY以下的中断-依赖具体使用的FreeRTOS移植。抢占式的上下文切换只可能在某中断中完成，因此调用taskENTER_CRITICAL()可以在中断关闭的时段一直保持持续运行状态直到退出临界区。

4）基本临界区使用注意事项？

临界区必须具有很短的时间，否则会反过来影响中断的响应时间。在每次使用taskENTER_CRITICAL()之后必须尽快的配套一个taskEXIT_CRITICAL()来退出临界区。

如何用挂起调度器来创建临界区？

挂起调度器也被称为锁定调度器。

vTaskSuspendAll(void); //挂起调度器创建临界区(禁止任务调度 suspend the scheduler)

/*
通过vTaskSuspendAll()来挂起调度器。挂起调度器可以停止上下文切换而不用关中断，如果某个中断在调
度器挂起过程中要求进行上下文切换，则这个要求也会被挂起，直到调度器被唤醒后才会得到执行。
*/

vTaskResumeAll(void); //（解除禁止任务调度 resuming the scheduler；成对使用）
/*
返回值：pdTRUE:
在调度器挂起过程中，上下文切换请求也会被挂起，直到调度器唤醒才被执行，如果一个挂起的上下文切换请求在vTaskResumeAll()返回前得到执行，则返回pdTRUE.
返回值：pdFALSE:
如果是其他情况，则返回pdFALSE.
*/

// 注意1：两个函数成对使用；
// 注意2：两者之间不能调用FreeRTOS系统API.
基本临界区是保护一段代码区间不被其他任务或中断打断。而由挂起调度器实现的临界区只能保护一段代码不被其他任务打断，并不能约束中断，因为在这种方式下，中断是使能的。

调度器处于挂起状态时，不能调用FreeRTOS的API函数。

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作者：滴水石穿裤子
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/chipsea_mltsum/article/details/85612939
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