FreeRTOS两个死机原因(中断调用接口异常)【杂记】

1、中断回调函数中没有使用中断级API (xxFromISR) 函数

xSemaphoreGiveFromISR(uart_busy,&HighterTask);----正确
xSemaphoreGive(uart_busy);-----错误

2、比configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY优先级高的中断函数中使用了FreeRTOS的函数

3、临界代码保护后不可调用osDelay()

<think>嗯,用户想了解如何在FreeRTOS中实现一个硬件采集接口函数避免同时被调用。这个问题涉及到多任务环境下的资源互斥访问,我需要仔细想想有哪些方法可以解决这个问题。 首先,用户可能是在开发嵌入式系统,使用FreeRTOS作为实时操作系统,硬件采集接口可能被多个任务或者中断服务例程调用。如果同时调用,可能会导致数据竞争、硬件状态错误或者数据不一致的问题。所以需要确保同一时间只有一个任务能访问该硬件接口。 接下来,我应该回忆FreeRTOS提供的同步和互斥机制。常用的方法包括互斥锁、信号量、调度器锁、关闭中断、任务通知等。每种方法都有适用场景和优缺点,需要根据具体情况选择。 互斥锁(Mutex)是一个常见的选择。它通过二值信号量实现,具有优先级继承机制,可以防止优先级反转。任务在访问硬件接口前获取互斥锁,使用完后释放。这样确保同一时间只有一个任务能执行该函数。不过要注意,互斥锁不能用于中断服务程序,因为ISR不能长时间阻塞。 如果硬件接口可能在中断中被调用,那么需要使用信号量。比如使用二值信号量,但要注意ISR中只能使用给出信号量的函数(如xSemaphoreGiveFromISR)。不过信号量没有优先级继承,可能会有优先级反转问题,需要根据具体情况处理。 调度器锁(vTaskSuspendAll和xTaskResumeAll)也可以用来防止任务切换,但这会影响到整个系统的调度,只适用于非常短的操作,否则会导致实时性下降。这种方法不太推荐,除非操作非常快且不会引起其他任务阻塞。 关闭中断是一种更底层的方法,使用taskENTER_CRITICAL和taskEXIT_CRITICAL来禁止中断,确保临界区代码不被中断打扰。这种方法适用于操作非常快的情况,但会影响系统的实时性,特别是如果关闭中断时间过长,可能导致其他中断无法及时响应。 任务通知(Task Notification)是另一种轻量级的方法,每个任务可以有一个通知值。通过任务通知实现互斥,可能更高效,因为不需要创建额外的信号量或互斥量。不过需要处理通知的状态,确保正确获取和释放。 另外,需要考虑是否有多个任务或者中断同时调用该函数。如果只在任务间调用,互斥锁或任务通知可能足够。如果中断中也调用,可能需要信号量或者关中断的方法。 用户的问题中没有明确是否涉及中断,但通常硬件采集接口可能在中断中触发,或者在任务中周期性读取。所以需要确认适用场景。比如,如果采集函数在任务中调用,但另一个高优先级任务可能抢占,导致同时调用,这时候互斥锁有效。如果中断服务例程也会调用,则需要信号量或其他方法。 另外,需要考虑阻塞时间。互斥锁会导致任务阻塞,直到资源可用,而关中断则是立即生效,没有阻塞。如果采集函数执行时间很短,关中断可能更高效;如果执行时间长,用互斥锁更好,避免影响中断响应。 可能用户的需求是确保函数不可重入,无论是任务还是中断。这时候可能需要结合互斥锁和关中断。例如,在任务中使用互斥锁,在中断中使用信号量,但需要仔细设计,避免死锁。 总结可能的方案: 1. 互斥锁(Mutex):适用于任务间互斥,不能用于ISR。 2. 二值信号量:可用于任务和ISR,但ISR中只能give,不能take。 3. 关闭中断:适用于极短的操作,保证原子性。 4. 调度器锁:阻止任务切换,但影响实时性。 5. 任务通知:轻量级,但需要每个任务管理自己的通知。 例如,如果硬件采集函数只在任务中调用,互斥锁最简单。如果中断中也需要调用,可能需要信号量。或者在函数入口处关闭中断,确保执行期间不被其他任务或中断打断,但必须快速执行。 还需要考虑优先级继承的问题,互斥锁有优先级继承,而信号量没有。如果高优先级任务等待低优先级任务释放资源,可能导致优先级反转,互斥锁可以缓解这个问题。 可能的实现步骤: 使用互斥锁的示例代码: // 创建互斥量 SemaphoreHandle_t xMutex = xSemaphoreCreateMutex(); void HardwareCollectFunction(void) { if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) { // 执行硬件采集操作 xSemaphoreGive(xMutex); } } 如果涉及中断,可能需要用信号量: // 创建二值信号量 SemaphoreHandle_t xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary(); // 在任务中 void TaskFunction(void *pvParameters) { while(1) { if (xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY) == pdTRUE) { // 执行采集 xSemaphoreGive(xSemaphore); // 可能需要检查是否在ISR中give } } } // 在ISR中 void ISR_Handler() { BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE; xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken); portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); } 不过这样可能不太对,因为信号量的Take不能在ISR中执行。所以,如果采集函数在ISR中被调用,可能需要其他方法,比如在ISR中标记一个标志位,任务中处理采集,但这样可能无法完全避免同时调用。 或者,在硬件采集函数中,无论是任务还是ISR调用,都使用关闭中断的方式: void HardwareCollectFunction(void) { taskENTER_CRITICAL(); // 执行采集操作 taskEXIT_CRITICAL(); } 但这种方法必须确保采集操作非常快,否则影响中断响应。 所以,根据不同的使用场景,选择不同的方法。需要用户明确是否在中断调用该函数,以及函数的执行时间等因素。 可能的总结步骤: 1. 确定调用环境(任务、中断或两者) 2. 根据调用环境选择互斥机制 3. 实现相应的同步机制 4. 测试验证是否避免同时调用 用户可能需要更具体的示例,比如任务间的互斥,或者涉及中断的情况。需要进一步询问或者假设一个常见场景,比如只在任务中使用,那么互斥锁是推荐的方法。</think>在 FreeRTOS 中,实现硬件采集接口函数的“避免同时调用”(即互斥访问),核心是通过**同步机制**确保同一时间仅有一个任务或中断访问资源。以下是几种常用方法及实现示例: --- ### 1. **互斥锁(Mutex)** - **适用场景**:多任务间互斥,不涉及中断。 - **原理**:使用二值信号量,支持优先级继承(避免优先级反转)。 - **实现**: ```c // 创建互斥量 SemaphoreHandle_t xMutex = xSemaphoreCreateMutex(); void HardwareCollect(void) { if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) { // 执行硬件采集操作(临界区) xSemaphoreGive(xMutex); // 释放锁 } } ``` --- ### 2. **二值信号量(Binary Semaphore)** - **适用场景**:任务与中断间互斥(如中断触发后任务处理)。 - **原理**:中断中标记信号量,任务中等待信号量。 - **实现**: ```c // 创建信号量 SemaphoreHandle_t xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary(); // 任务中等待信号量 void Task_Collect(void *pvParams) { while (1) { if (xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY) == pdTRUE) { // 执行采集操作 } } } // 中断中释放信号量 void ISR_Handler() { BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE; xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken); portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); } ``` --- ### 3. **关闭中断(Critical Section)** - **适用场景**:极短操作(如寄存器读写),需完全禁止中断。 - **原理**:通过关闭中断实现原子操作。 - **实现**: ```c void HardwareCollect(void) { taskENTER_CRITICAL(); // 关闭中断 // 执行硬件采集(确保极短!) taskEXIT_CRITICAL(); // 恢复中断 } ``` -- ### 4. **调度器锁(Scheduler Lock)** - **适用场景**:临时禁止任务切换,但慎用(影响实时性)。 - **原理**:阻止其他任务运行,但不影响中断。 - **实现**: ```c void HardwareCollect(void) { vTaskSuspendAll(); // 暂停调度器 // 执行采集操作 xTaskResumeAll(); // 恢复调度器 } ``` --- ### 5. **任务通知(Task Notification)** - **适用场景**:轻量级单任务互斥。 - **原理**:利用任务通知模拟锁。 - **实现**: ```c // 任务通知标识(假设任务句柄为 xTask) void HardwareCollect(void) { ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY); // 等待通知 // 执行采集操作 xTaskNotifyGive(xTask); // 释放通知 } ``` --- ### **选择策略** - **仅任务间竞争**:优先用互斥锁(Mutex)。 - **涉及中断**:使用二值信号量或关闭中断。 - **极短操作**:关闭中断或调度器锁。 - **轻量级单任务**:任务通知。 通过合理选择机制,可确保硬件接口的线程安全,避免数据竞争和硬件冲突。
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