一、两套API

FreeRTOS 的所有内核对象操作（队列、信号量、任务通知等）都提供两套 API，分别用于任务上下文和中断上下文。

中断上下文的特殊性：

• 不可阻塞/休眠：中断服务程序必须尽快执行，中断版本的 API 没有等待时间参数，总是立即返回成功或失败。

• 可能唤醒更高优先级的任务：当在中断中向队列发送数据时，可能唤醒一个因等待该队列而阻塞的任务。如果这个被唤醒的任务优先级比当前被中断的任务高，理论上应该进行任务切换。

• 但中断内不宜立即切换：如果每唤醒一个高优先级任务就立即切换，而中断中可能多次调用 API（比如多次发送数据），就会导致多次无意义的切换，浪费 CPU 时间。更好的做法是：只记录“需要切换”的标志，在中断全部处理完毕、即将退出时，再进行一次统一的切换。

以队列为例：

• pxHigherPriorityTaskWoken：中断版本多了一个输出参数。这是一个指向 BaseType_t 的指针。在函数内部，如果因为本次操作唤醒了一个更高优先级的任务，就会将此变量设置为 pdTRUE。调用者需要根据这个值决定是否在中断退出时触发任务切换。

void GPIO_IRQHandler(void)
{
    BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
    uint32_t data;

    // 读取按键数据...
    data = read_gpio();

    // 发送到队列，可能唤醒等待的任务
    xQueueSendFromISR(xQueue, &data, &xHigherPriorityTaskWoken);

    // 如果还有其他操作，可以继续调用其他 FromISR 函数，传入同一个标志变量
    // xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);

    // 最后，如果需要切换，则触发 PendSV
    portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}

二、两类中断

FreeRTOS 将中断优先级划分为两个区域，通过一个阈值进行分割。这个阈值由宏 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 定义（在 FreeRTOSConfig.h 中）。

ARM Cortex-M (M3/M4/M7) 的中断优先级数值越小，优先级越高（0 最高，255 最低）。

目的：

1.保证高优先级中断的实时性：高优先级中断通常处理时间关键事件（如电机控制、紧急报警），不应该被操作系统内部的临界区（关中断）延迟。将它们隔离在 API 之外，确保它们总能被及时响应。

2.简化临界区保护：当 FreeRTOS 需要保护临界区时，它只需要关掉“允许调用 API 的那部分中断”，而不必关所有中断。这样高优先级中断依然可以响应，系统的实时性得到保障。

1.关中断策略：只关一类中断

FreeRTOS 的临界区保护函数 taskENTER_CRITICAL() / taskEXIT_CRITICAL() 以及内部使用的关中断操作，并不是关掉所有中断，而是只关掉优先级低于或等于阈值的中断。

临时说明：

• BASEPRI 是一个寄存器，它定义了一个屏蔽阈值。

• 当 BASEPRI 被设置为某个非零值 X 时，所有中断优先级数值大于等于 X 的中断都会被屏蔽（也就是屏蔽低优先级，保留高优先级）。

• 但有一个例外：优先级数值为 0 的中断（最高逻辑优先级）永远无法被 BASEPRI 屏蔽。这正是为什么 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 不能设为 0 的原因。

下面为taskENTER_CRITICAL() / taskEXIT_CRITICAL()核心源码

//进入临界区
static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void )
{
    uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
    __asm
    {
        msr basepri, ulNewBASEPRI   /* 将 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 写入 BASEPRI */
        dsb                          /* 数据同步屏障，确保写操作完成 */
        isb                          /* 指令同步屏障，确保之后指令使用新状态 */
    }
}

//退出临界区 ulBASEPRI  = 0 注意0是清除屏蔽，而不是只让优先级0运行
static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI )
{
    __asm
    {
        msr basepri, ulBASEPRI       /* 直接写入 BASEPRI，无屏障 */
    }
}

在 ISR 中调用 xQueueSendFromISR() 时，如果该 ISR 属于允许使用 API 的类别，那么它同样会受到临界区关中断的影响（即当它调用 API 时，可能被其他同级中断打断？不，因为 BASEPRI 设置会屏蔽同级，所以 API 内部是安全的）。

2.中断优先级检查机制：防止误用 API

为了确保高优先级中断不会误调用 FreeRTOS API，FreeRTOS 在 FromISR 函数内部通常会插入一个检查宏：portASSERT_IF_INTERRUPT_PRIORITY_INVALID()，如果检查不通过就会断言。

注：在 FreeRTOS 中，configASSERT 是一种断言机制，用于在调试阶段捕获代码中的逻辑错误。当断言条件为假（即参数为 0）时，程序会进入死循环，方便开发者定位问题。

下面为该宏的核心代码

void vPortValidateInterruptPriority( void )
{
    uint32_t ulCurrentInterrupt;   /* 当前正在执行的中断号 */
    uint8_t ucCurrentPriority;      /* 当前中断的优先级数值（硬件格式） */

    /* 1. 获取当前中断号：通过读取 IPSR 寄存器得到正在处理的中断编号 */
    ulCurrentInterrupt = vPortGetIPSR();

    /* 2. 判断是否为用户中断（可编程中断），排除系统异常（如 HardFault 等） */
    if( ulCurrentInterrupt >= portFIRST_USER_INTERRUPT_NUMBER )
    {
        /* 3. 读取该中断的优先级数值（从 NVIC 优先级寄存器映射数组中获取） */
        ucCurrentPriority = pcInterruptPriorityRegisters[ ulCurrentInterrupt ];

        /* 4. 核心断言：检查当前中断的优先级是否允许调用 FreeRTOS API*/
        configASSERT( ucCurrentPriority >= ucMaxSysCallPriority );
    }

    /* 5. 额外检查：中断优先级分组是否正确（所有位必须分配给抢占优先级）*/
    configASSERT( ( portAIRCR_REG & portPRIORITY_GROUP_MASK ) <= ulMaxPRIGROUPValue );
}

PendSV 和 SysTick 优先级最低：确保这两个内核中断的优先级是最低的，以避免阻塞其他中断