NXP LPCXpresso55S69 开发板的安全中断处理演示

本页面包含：

简介

支持内存保护单元 (MPU) 的 FreeRTOS 移植可在非特权模式下运行应用程序任务，提高微控制器应用程序的稳健性和安全性。这些非特权模式任务仅能访问自身堆栈和一些预配置内存区域。在支持 MPU 的微控制器上，可在特权模式下运行的应用程序代码只有中断服务程序 (ISR)。在大多数应用程序中，最佳做法是尽可能缩短 ISR 时间以保持实时响应。在带有 MPU 的微控制器上，尽可能缩短 ISR 时间可提高应用程序安全性，因为这可以最大限度地减少在特权模式下花费的时间。本演示展示了一种通过将大部分处理工作推迟到非特权任务来缩短 ISR 时间的方法。

源代码组织

FreeRTOS zip 文件下载内容包含所有 FreeRTOS 移植的源代码和所有演示应用程序。这意味着其包含的文件远多于使用 FreeRTOS ARMv8-M Cortex-M33 移植所需的文件。请参阅源代码组织页面，查看 zip 文件的目录结构信息。

此演示的项目文件采用常见的 Eclipse 项目名称 .project，位于 FreeRTOS/Demo/Safe_Interrupts_M33F_NXP_LPC55S69_MCUXpresso/MCUXpresso 目录。编译在此项目中的 FreeRTOS ARMv8-M Cortex-M33 移植文件位于 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM33_NTZ/non_secure 目录。

概念

应用程序将创建中断队列（标准 FreeRTOS 队列），所有 ISR 都可向该队列发布请求。这些请求稍后由非特权中断处理程序任务处理。中断处理程序任务以最高优先级运行，以确保中断请求不会因其他任务而延迟。 ISR 可解除对高优先级中断处理程序任务的阻塞，然后直接返回到中断处理程序任务，而不是先前执行的任务。

增加中断队列和不同优先级的相应中断处理程序任务，即可轻松扩展设计模式，模拟中断嵌套。

在上述示例图中，UART 中断由优先级较低的中断处理程序处理，因此可以被优先级较高的中断处理程序处理的 GPIO 中断打断。

演示应用程序

本项目包括两项演示：

GPIO 演示
UART 演示

GPIO 演示

GPIO 演示包含的任务为定期切换板载 RGB LED。用户按下 LPC55S69-EVK 上的 USER 按钮时，GPIO 中断会被置位，相应的中断处理程序会向中断队列发出请求。中断处理程序任务会处理此请求并更改 LED 的颜色。



void userButtonPressedHandler( void )

{

    UserIrqRequest_t xIrqRequest;

    BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;



    /* We have not woken a task at the start of the ISR. */

    xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;



    /* Post a request to the interrupt queue which will be later processed by


     * the unprivileged interrupt handler task. */

    xIrqRequest.xHandlerFunction = vButtonPressedIRQHandler;

    xIrqRequest.ulData = 0; /* Not used. */

    xQueueSendFromISR( xUserIrqQueueHandle, &( xIrqRequest ), &( xHigherPriorityTaskWoken ) );



    /* Posting the above request might have unblocked the interrupt handler task.


     * Make sure to always return to the interrupt handler task instead of the


     * previously executing task. */

    portYIELD_FROM_ISR( xHigherPriorityTaskWoken );

}

按下 USER 按钮的 ISR

UART 演示

UART 演示包含的任务为在串行控制台上打印命令菜单并等待用户输入。用户在串行控制台上提供输入时，UART Rx 中断会被置位，相应的中断处理程序会向中断队列发出请求。中断处理程序任务负责处理此请求并将请求命令的结果发布到串行控制台。



void uartRxInterruptHandler( void )

{

    UserIrqRequest_t xIrqRequest;

    BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;



    /* We have not woken a task at the start of the ISR. */

    xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;



    /* Post a request to the interrupt queue which will be later processed by


     * the unprivileged interrupt handler task. */

    xIrqRequest.xHandlerFunction = vUartDataReceivedIRQHandler;

    xIrqRequest.ulData = ( uint32_t ) USART_ReadByte( USART0 );

    xQueueSendFromISR( xUserIrqQueueHandle, &( xIrqRequest ), &( xHigherPriorityTaskWoken ) );



    /* Posting the above request might have unblocked the interrupt handler task.


     * Make sure to return to the interrupt handler task in case it was not already


     * running. */

    portYIELD_FROM_ISR( xHigherPriorityTaskWoken );

}

UART Rx ISR

构建并运行 RTOS 演示应用程序

启动 the MCUXpresso IDE。请注意，MCUXpresso IDE 需要10.3.1或更高版本才能构建并运行此演示。
选择工作区目录，然后点击 "Launch"。
点击 "File -> Import..."，打开 Import Project 对话框。
选择 "General -> Existing Projects into Workspace"，然后点击 "Next"。
点击 "Select root directory" 旁边的 "Browse..."，然后选择 FreeRTOS/Demo/Safe_Interrupts_M33F_NXP_LPC55S69_MCUXpresso 目录。Projects 窗格中随即可显示名为 FreeRTOSDemo 的项目，如下所示。点击 "Finish"。
右击 FreeRTOSDemo，选择 "Build Project"，即可构建项目。
使用 "Debug Link (P6)" 微型 USB 端口为主板供电。
点击 "FreeRTOSDemo"，选择项目。转到快速启动面板中的 "Debug your project"，然后点击下拉菜单中的 "Program flash action using LinkServer"，如下所示。
随即 "Probes Discovered" 窗口中会显示 LPC-LINK2 探针。点击 "OK"。
在 "SWD Configuration" 窗口中选择 SWD Device 0。点击 "OK"。
此时日志中会显示 "Finished writing Flash successfully" 字样。点击 "OK"。
转到快速启动面板中的 "Debug your project"，然后点击下拉菜单中的 "Debug using LinkServer probes"（如下所示），以启动调试会话。

RTOS 配置和使用详情

另请参阅描述在 ARMv8-M 核心上运行 FreeRTOS 的页面，以及描述设置 ARM Cortex-M 中断优先级以用于 FreeRTOS 的页面。

此演示的相关配置项目位于 FreeRTOS/Demo/Safe_Interrupts_M33F_NXP_LPC55S69_MCUXpresso/Projects/MCUXpresso/Config/FreeRTOSConfig.h。您可以根据应用程序的需求，编辑该文件中定义的常量。以下配置选项适配于 ARM Cortex-M33 移植：
- configENABLE_MPU：启用/禁用内存保护单元 (MPU)。
- configENABLE_FPU：启用/禁用浮点单元 (FPU)。
- configENABLE_TRUSTZONE：启用/禁用 TrustZone。
此演示在安全端运行 FreeRTOS ，因此请将 configENABLE_TRUSTZONE 设置为 0，将 configRUN_FREERTOS_SECURE_ONLY 设置为 1（在 FreeRTOSConfig.h 文件中设置）。此演示使用 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM33_NTZ 目录中的 FreeRTOS 移植文件。
项目中包含 Source/Portable/MemMang/heap_4.c，旨在提供 RTOS 内核所需的内存分配。请参阅 API 文档的“内存管理”部分，以获取完整信息。
vPortEndScheduler() 尚未实现。

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