RT-Thread 之临界段保护

1、什么是临界段

临界段就是一段在执行的时候不能被中断的代码段。在RT-Thread里面这个临界段最常出现的就是对全局变量的操作。

　　那么什么情况下临界段会被打断？一个是系统调度，另一个是外部中断。在RT-Thread里面，系统调度，最终也是产生PendSV中断，在PendSV Handler里面实现线程的切换。所以还是可以归结为中断。既然这样，RT-Thread对临界段的保护就处理得很干脆了，直接把中断全部关了，NMIFAULT和硬FAULT除外。

2、cortex-M 内核快速关中断指令

为了快速开关中断，cortex-M 内核专门设置了一条CPS指令，有4种用法，具体如下：

CPSID I ;PRIMASK=1 ; 关中断
CPSIE I ;PRIMASK=0 ; 开中断
CPSID F ;FAULTMASK=1; 关异常
CPSIE F ;FAULTMASK=0; 开异常

PRIMASK 和 FAULTMASK 是 Cortex-M 内核里面三个中断屏蔽寄存器中的两个，还有一个是 BASEPRI，有关这三个寄存器的详细用法见下表。

3、关中断

RT-Thread 关中断的函数在 contex_rvds.s 中定义，在 rthw.h 中声明，具体实现：

;/*
; * rt_base_t rt_hw_interrupt_disable();
; */
rt_hw_interrupt_disable PROC;         (1)
EXPORT rt_hw_interrupt_disable;     　(2)
MRS r0, PRIMASK;                      (3)
CPSID I;                           　 (4)
BX LR;                               （5)
ENDP;                                 (6)

（1）关键字PROC表示汇编子程序的开始

（2）使用EXPORT 关键字导出标号 rt_hw_interrupt_disable,使其具有全局属性，在外部头文件声明后（在rthw.h中声明），就可以在C文件中调用。

（3）通过MRS指令将特殊寄存器PRIMASK的值存储到通用寄存器r0中，当在C中调用汇编子程序返回时，会将r0作为函数返回值。所以在C中调用rt_hw_interrupt_disable()时，需要事先声明一个变量用来存储rt_hw_interrupt_disable()的返回值，即r0寄存器的值，也就是PRIMASK的值。

（4）关闭中断，即使用CPS指令将PRIMASK寄存器的值置1，

在这里，我敢肯定，一定会有人有这样一个疑问：关中断，不就是直接使用 CPSID I 指令就行了嘛，为什么还要第三步，即在执行 CPSIDI 指令前，要先把 PRIMASK 的值保存起来？这个疑问接下来在“临界段代码的应用”这个小结揭晓。

（5）子程序返回

（6）ENDP表示汇编子程序结束，与PROC成对使用。

4、开中断

RT-Thread 开中断的函数在 contex_rvds.s 中定义，在 rthw.h 中声明，具体实现见：

;/*
; * void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);
; */
rt_hw_interrupt_enable PROC;         (1)
EXPORT rt_hw_interrupt_enable;       (2)
MSR PRIMASK, r0                      (3)
BX LR;                               (4)
ENDP;                                (5)

（1）关键字PROC表示汇编子程序开始。

（2）使用EXPORT导出标号rt_hw_interrupt_disable(),使其具有全局属性，在外部头文件中声明后（在rthw.h中声明），就可以在C文件中调用。

（3）通过MRS指令将通用寄存器r0的值存储到特殊寄存器PRIMASK中，当在C中调用汇编子程序返回时，会将第一个形参传入到通用寄存器r0。所以在C中调用rt_hw_interrupt_disable()的时候，需要传入一个形参。该形参是进入临界段之前保存的PRIMASK的值。这个时候又有人会问，开中断，不就是使用 CPSIE I 指令就行了

嘛，为啥跟我等凡人想的不一样？其中奥妙将在接下来“临界段代码的应用”这个小结揭晓。

（4）子程序返回

（5）ENDP汇编子程序结束，与PROC成对使用。