任务调度那些事：中断江湖传说与 HAL_Delay 的“卡死危机”

@陽光總在風雨後

已于 2025-02-18 11:29:02 修改

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文章标签：嵌入式硬件 stm32 单片机 arm开发汇编

于 2025-01-17 14:03:53 首次发布

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任务调度那些事：中断江湖传说与 HAL_Delay 的“卡死危机”

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在 MCU 编程的江湖中，任务调度与中断控制就像一场风云诡谲的武林争霸。江湖有言：“高手过招，往往胜负只在一线之间”，而这个“一线”，可能就是你调用的 taskENTER_CRITICAL() 或 taskDISABLE_INTERRUPTS()。今天，我们聊聊这两位“武林绝学”，以及它们与 HAL_Delay 的爱恨情仇。

中断江湖传说：两位高手的出场

在 FreeRTOS 的武林中，taskENTER_CRITICAL() 和 taskDISABLE_INTERRUPTS() 可谓声名显赫。这两位“高手”均以禁用中断为武功招式，但路数有所不同。

`taskENTER_CRITICAL()`

招式特点：精准封锁，仅禁用优先级低于配置值的中断（优先级高的中断仍可运行）。
特性一览：
- 临时暂停任务调度，防止任务切换。
- 适合用于短时间的关键代码保护。

`taskDISABLE_INTERRUPTS()`

招式特点：一招封魔，无差别禁用所有中断（包括高优先级中断）。
特性一览：
- 非常激进，连关键的系统中断（如 SysTick）也无法运行。
- 使用时需格外谨慎，稍有不慎可能让系统陷入危机。

江湖总结：

taskENTER_CRITICAL() 是“点穴高手”，仅封住部分中断的行动力。
taskDISABLE_INTERRUPTS() 是“锁天大阵”，直接让所有中断无从施展。

卡死危机：`HAL_Delay` 的武功反噬

中断武学虽强，却需因地制宜。否则，一不小心便会触发“HAL_Delay 卡死”的反噬危机。

`HAL_Delay` 的套路

HAL_Delay 是 STM32 HAL 库中的经典“控场大招”，依赖于 SysTick 中断触发来实现延时：

系统定时器 SysTick 每隔 1 毫秒触发一次中断。
HAL_Delay 通过计数器的递减实现延时功能。

危机的根源

当你调用 taskDISABLE_INTERRUPTS() 或 taskENTER_CRITICAL() 后，可能导致：

中断被禁用：SysTick_Handler 无法运行，计数器停摆。
调度器暂停：系统任务无法切换，导致延时逻辑彻底卡死。

这就好比武功练到关键时刻，突然丹田被封，气机运行不畅，瞬间入魔。

危机化解之道

既然已经洞察到危机的根源，那就该对症下药。在 FreeRTOS 中，有以下几种解法：

1. 用 `vTaskDelay` 替代 `HAL_Delay`（最优解）

在 RTOS 的武林规则下，vTaskDelay 是最推荐的延时招式。它不会依赖中断，同时还会主动释放 CPU 给其他任务运行。

示例：

vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100)); // 延时 100 毫秒

优点：

不依赖中断，适配 RTOS 环境。
避免任务卡死。

2. 在进入临界区之前完成延时

如果你的代码中必须调用 HAL_Delay，可将其放在进入临界区之前，确保 SysTick 正常运行。

示例：

HAL_Delay(100);         // 延时在进入关键区之前
taskENTER_CRITICAL();   // 临界区开始
// 关键代码
taskEXIT_CRITICAL();    // 临界区结束

3. 自定义时间戳延时

如果延时操作无法避免，可以通过读取系统时间戳的方式实现延时，而不依赖 SysTick_Handler。

示例：

uint32_t start_time = HAL_GetTick();
while ((HAL_GetTick() - start_time) < 100) {
    // 在这里执行其他任务或保持忙等待
}

4. 分析临界区必要性

有时候，我们会无意间过度使用临界区或禁用中断。在这种情况下，重新审视代码逻辑，减少不必要的中断屏蔽，或通过更细粒度的锁来保护共享资源，是个明智选择。

总结

taskENTER_CRITICAL() 和 taskDISABLE_INTERRUPTS() 是 RTOS 的中断控制利器，但其使用需谨慎，滥用可能引发诸多问题。
HAL_Delay 不适合在中断屏蔽的环境中使用，推荐用 vTaskDelay 等 RTOS 友好方式替代。
养成良好的编码习惯，理解每一行代码的潜在影响，才能在 MCU 江湖中行走自如。

后记：
江湖风云莫测，武功虽强，也需用得其所。希望各位侠士在面对中断和调度问题时，能用上这些化解之道，不被“卡死”危机打乱了节奏。总之，行走 RTOS 江湖，常怀敬畏之心，代码自然稳定如山！