FreeRTOS 中断管理实战：BASEPRI 寄存器实验

本文基于正点原子 FreeRTOS 开发指南 V1.10 第 4 章 4.1~4.4 内容，搭建可直接复制粘贴运行的 STM32 FreeRTOS 中断测试工程，复现教材的 TIM3/TIM5 中断对比实验，直观理解BASEPRI寄存器、FreeRTOS 开关中断对不同优先级中断的屏蔽效果。 硬件：STM32F103（战舰 / 精英），HAL 库，FreeRTOS V10.4.6；MDK‑ARM‑AC5 编译器； 实验现象：TIM3 (抢占优先级 4，不受 FreeRTOS 管理)，TIM5 (抢占优先级 6，受 FreeRTOS 管理)；FreeRTOS 调用portDISABLE_INTERRUPTS()关中断时，TIM5 停止输出，TIM3 仍然正常输出。

一、原理

1.1 Cortex‑M 关键寄存器

本实验定时器配置：

表格

⚠️重点区分： 中断优先级：数值越小优先级越高；FreeRTOS 任务优先级：数值越大优先级越高，二者逻辑相反，很多 bug 来源于此。

1.2 实验逻辑

二、工程前置条件

本教程基于正点原子 FreeRTOS 移植好的基础工程，你需要已经完成 FreeRTOS 移植：

#define configPRIO_BITS 4
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 – configPRIO_BITS) )
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 – configPRIO_BITS) )

👉 如果还没有移植，参考正点原子 FreeRTOS 指南第二章移植章节。

三、全部代码（freertos_demo.c，完整可复制）

将下面全部代码直接替换你的freertos_demo.c，freertos_demo.h只声明void freertos_demo(void);

#include "freertos_demo.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/btim/btim.h"

/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

/************************ 任务配置 ************************/
#define START_TASK_PRIO 1
#define START_STK_SIZE 128
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void start_task(void *pvParameters);

#define TASK1_PRIO 2
#define TASK1_STK_SIZE 128
TaskHandle_t Task1Task_Handler;
void task1(void *pvParameters);

/**********************************************************/

/**
* @brief FreeRTOS例程入口函数，main中调用
*/
void freertos_demo(void)
{
lcd_show_string(10, 10, 220,32,32,"STM32", RED);
lcd_show_string(10, 47, 220,24,24,"Interrupt Test", RED);
lcd_show_string(10, 76, 220,16,16,"ATOM@ALIENTEK", RED);

/* 创建开始任务 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,
(const char* )"start_task",
(uint16_t )START_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )START_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler);

vTaskStartScheduler(); /* 开启任务调度器 */
}

/**
* @brief start_task：初始化硬件、创建测试任务，然后删除自己
*/
void start_task(void *pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL();

/* 初始化TIM3、TIM5基本定时器更新中断，1Hz */
btim_tim3_int_init(10000-1, 7200-1); //72M系统时钟 7200分频，10000重装载 1Hz
btim_tim5_int_init(10000-1, 7200-1);

/* 创建测试任务task1 */
xTaskCreate((TaskFunction_t )task1,
(const char* )"task1",
(uint16_t )TASK1_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )TASK1_PRIO,
(TaskHandle_t* )&Task1Task_Handler);

vTaskDelete(StartTask_Handler);
taskEXIT_CRITICAL();
}

/**
* @brief task1任务：触发FreeRTOS开关中断，观察TIM3 TIM5现象
*/
void task1(void *pvParameters)
{
uint32_t task1_num = 0;
while(1)
{
if(++task1_num == 5)
{
printf("———- FreeRTOS 关闭中断 portDISABLE_INTERRUPTS() ———-\\r\\n");
portDISABLE_INTERRUPTS(); /* 操作BASEPRI，屏蔽受FreeRTOS管理中断 */

delay_ms(5000); /* 忙延时5s！！！注意这里是裸机delay_ms，不是vTaskDelay */

printf("———- FreeRTOS 打开中断 portENABLE_INTERRUPTS() ———-\\r\\n");
portENABLE_INTERRUPTS(); /* 清除BASEPRI，恢复全部受管理中断 */
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
}
}

freertos_demo.h

#ifndef __FREERTOS_DEMO_H
#define __FREERTOS_DEMO_H

void freertos_demo(void);

#endif

四、btim.c 定时器驱动代码（基本定时器中断）

如果你的工程没有btim.c，直接复制下面代码；STM32F1 版本。 ⚠️重点！！这里设置 NVIC 抢占优先级：TIM3 =4，TIM5=6，这是实验的灵魂！

#include "btim.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"

static TIM_HandleTypeDef g_tim3_handle;
static TIM_HandleTypeDef g_tim5_handle;

/**
* @brief 基本定时器TIM3更新中断初始化
* @param arr:自动重装载值
* @param psc:预分频系数
* @retval 无
* @note 抢占优先级4，高于configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY(5)，不受FreeRTOS管理
*/
void btim_tim3_int_init(uint16_t arr,uint16_t psc)
{
g_tim3_handle.Instance = TIM3;
g_tim3_handle.Init.Prescaler = psc;
g_tim3_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
g_tim3_handle.Init.Period = arr;
g_tim3_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_Base_Init(&g_tim3_handle);

HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_tim3_handle);

/* 抢占优先级 4！！！！ */
HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,4,0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
}

/**
* @brief 基本定时器TIM5更新中断初始化
* @param arr:自动重装载值
* @param psc:预分频系数
* @retval 无
* @note 抢占优先级6，在FreeRTOS管理范围内
*/
void btim_tim5_int_init(uint16_t arr,uint16_t psc)
{
g_tim5_handle.Instance = TIM5;
g_tim5_handle.Init.Prescaler = psc;
g_tim5_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
g_tim5_handle.Init.Period = arr;
g_tim5_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_Base_Init(&g_tim5_handle);

HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_tim5_handle);

/* 抢占优先级 6！！！！ */
HAL_NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn,6,0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM5_IRQn);
}

/**
* @brief 定时器底层Msp回调
*/
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM3)
{
__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
}
else if(htim->Instance == TIM5)
{
__HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();
}
}

/**
* @brief 定时器更新中断回调函数
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM3)
{
printf("TIM3 输出\\r\\n");
}
else if(htim->Instance == TIM5)
{
printf("TIM5 输出\\r\\n");
}
}

btim.h 头文件

#ifndef __BTIM_H
#define __BTIM_H
#include "stm32f1xx_hal.h"

void btim_tim3_int_init(uint16_t arr,uint16_t psc);
void btim_tim5_int_init(uint16_t arr,uint16_t psc);

#endif

五、main.c 关键片段

main 函数完成硬件初始化，调用freertos_demo()；注意一定要设置中断优先级分组 4！

int main(void)
{
HAL_Init();
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /*72M时钟*/

/* ✅FreeRTOS强制：优先级分组4！！！！！*/
HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);

delay_init(72);
usart_init(115200);
led_init();
lcd_init();
key_init();

freertos_demo(); /*进入FreeRTOS应用，永不返回*/
}

六、实验现象说明

串口波特率：115200

TIM3 输出
TIM5 输出
TIM3 输出
TIM5 输出

✅ TIM3 仍然持续输出；❌ TIM5 完全停止输出。 原理：portDISABLE_INTERRUPTS()写 BASEPRI 寄存器，屏蔽优先级≥5 的中断；TIM3 抢占优先级 4 高于阈值不受影响，TIM5 优先级 6 被屏蔽。

BASEPRI 写 0，全部中断恢复，TIM5 重新开始打印输出。

串口输出样例：

TIM3 输出
TIM5 输出
TIM3 输出
TIM5 输出
———- FreeRTOS 关闭中断 portDISABLE_INTERRUPTS() ———-
TIM3 输出
TIM3 输出
TIM3 输出
TIM3 输出
TIM3 输出
———- FreeRTOS 打开中断 portENABLE_INTERRUPTS() ———-
TIM5 输出
TIM3 输出
TIM5 输出

七、源码底层拆解（对应 4.3 章节）

portDISABLE_INTERRUPTS () 宏定义

#define portDISABLE_INTERRUPTS() vPortRaiseBASEPRI()

static portFORCE_INLINE void vPortRaiseBASEPRI( void )
{
uint32_t ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
__asm
{
msr basepri, ulNewBASEPRI
dsb
isb
}
}

本质汇编指令msr basepri, ulNewBASEPRI修改 BASEPRI 寄存器，不是 PRIMASK！不会关掉最高优先级中断。

#define portENABLE_INTERRUPTS() vPortSetBASEPRI( 0 )
static portFORCE_INLINE void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulBASEPRI )
{
__asm
{
msr basepri, ulBASEPRI
}
}

写 0 清除 BASEPRI 屏蔽。