烟草味道|嵌入式系统优先级详解在嵌入式软件开发中

在嵌入式软件开发中，我们不可避免的需要接触优先级的概念，掌握优先级的概念对于设计一个好的软件系统尤为重要。
本篇笔记的主要内容有以下几个方面：
1、中断优先级
2、操作系统中的任务优先级
3、同等优先级处理
4、中断嵌套
今天鱼鹰借助大家熟悉的 STM32F103 平台和各位聊聊其中的密事。
首先，我们从一个裸机系统的变量自加开始说起。
这里有三个变量， A、B、C ，其中 B 变量除了在 main 函数中自加外，还会在中断处理函数中进行自加。
这里面考虑了 B 的两种情况，一是先执行 main 中的自加再执行中断的自加，二是先执行中断的自加再进行 main 的自加。
不管发生哪种情况，当程序执行到 C 位置时， B 的值都是一样的。
当然，以上分析是从 C 语言的角度进行分析的，如果以汇编的视角进行分析（自加操作在汇编中分为三个步骤），你会发现，这里面其实还有第三种情况：
这里面的 B’ 可以认为是寄存器，即变量的 B 的副本。
正因为副本的存在，在 main 函数的写入过程中导致丢失了中断中 B 的自加操作。
对于程序而言，就好像根本没有进入中断一样！
这就是全局变量的使用隐患。
但是善于分析的道友可能会提出这样一个疑问，为什么上面只考虑了 main 函数中的 B++被打断的可能，却没有考虑中断(橙色部分)的 B++被打断的可能，是鱼鹰忽略了吗?
不不，其实这里面就涉及到了今天的主题，优先级。
在裸机系统中，中断优先级高于 main 函数的处理，也就是说，一且中断来临，不管 main 函数执行到哪个位置，都会优先处理中断程序，只有中断程序执行完成后，才会继续执行 main 函数，所以中断的 B++ 不可能被 main 函数打断！
这里插两个问题：
怎么进入中断函数的？
当中断请求(中断请求可以认为是种电平信号，在寄存器中就表现为某一位的标志位)来临时，硬件负责把部分寄存器存储到栈（一种特殊的数据结构）中，这里面就包含了 PC 寄存器（用于指示下一条指令执行的位置），之后从向量表中找到中断处理函数的入口地址，开始进入中断处理函数中执行。
怎么回到原来的位置？
因为在进入中断前已经保存了 PC 等其他寄存器的值，所以只要在执行完中断处理函数后，将之前的保存到栈中的值恢复回来，那么 CPU 就可以继续从被打断的指令开始继续执行。
更多相关的中断行为请查看《权威指南》，鱼鹰不再细说。
回到刚才的优先级话题，正因为中断的执行优先级比 main 高，所以中断中的 B++ 不会被打断，这也是为什么有些时候，我们不需要对中断中的变量进行临界保护的原因所在。
在 Cortex-M3 内核中，中断分为可屏蔽和不可屏蔽中断，同时又有可编程优先级和不可编程优先级之分。
所谓可屏蔽，就是说这个中断是可以屏蔽掉的，即使发生了中断，也不会让 CPU 执行中断里面的程序。
比如我们的定时器中断，如果我们没有开启相应的中断的话，即使定时器溢出中断来了，那也不会进入中断处理函数处理的。