本文聊聊临界区，以及RT-Thread对临界区的处理，
通过源码分析一下 RT-Thread 对临界区保护的实现以及与 FreeRTOS 处理的不同。

前言

为什么要聊临界区？

因为在 RT-Thread 中临界区关系到线程的顺序执行，也就是线程同步的问题。

在使用RTOS的时候，多个运行的线程往往都需要访问临界资源，比如一些全局变量，那么如果不进行一定的保护措施，程序运行就可能出现意想不到的结果。

RT-Thread 提供了多种途径来保护临界区，本文主要说明的是：关闭系统调度和禁止中断的方式 。

本 RT-Thread 专栏记录的开发环境：
RT-Thread记录（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手）
RT-Thread记录（二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析
RT-Thread 内核篇系列博文链接：
RT-Thread记录（三、RT-Thread 线程操作函数及线程管理与FreeRTOS的比较）
RT-Thread记录（四、RT-Thread 时钟节拍和软件定时器）

一、临界区

经常会听到临界区，临界资源之类的名词，那么什么叫临界区，临界资源？

1.1 什么是临界区

来看看百度百科的解释：

简单的概括就是图中两句话：

• 临界资源
  一次仅允许一个进程使用的共享资源
• 临界区
  每个进程中访问临界资源的那段代码称为 临界区

1.2 RTOS中的临界区

对于我们的多任务的RTOS而言，除了外部中断，自身的多线程和系统调度机制，多个线程可能会对共享资源进行访问，为了保证数据的可靠性和完整性，那么就需要对临界区进行保护，共享资源要互斥的访问（比如全局变量）。

首先是最基础的示例，外部中断！这个不仅在RTOS存在，前后台系统也存在：

上面的例子中，如果在线程函数中，加入临界区保护，使得线程对临界资源 a 的操作没有结束以前不响应中断，就不会发生问题。

再来看一个线程间对临界资源访问的例子：

在上图的示例中 （可能delay(1)和时钟节拍一样可能有点问题，可能需要多一点延时，这里意思到了就行，不纠结了= =！），我已经分析了如果没有临界区保护会出现的问题（有问题请指出），实际程序结果可能不会是程序本来想要的结果，这种错误是需要避免的！

本小结以下内容包括后面临界区的保护源码分析是扩展说明，懂与不懂不影响学会使用 RT-Thread 临界区保护，因为涉及的 RTOS的调度原理，PendSV异常等知识，需要一定的基础，这里建议想学习RTOS的小伙伴务必好好看看《Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》这个文档。

理解上面示例关系到RTOS的调度原理，上面解释中用到的中断打断线程后现场保存，现场恢复，线程调度。得对RTOS的调度原理有一定的理解，在RTOS中除了外部中断会打断线程的执行，还有Systick中断和一个重要的 PendSV 异常。

PendSV 也称为可悬起的系统调用，它是一种异常，可以像普通的中断一样被挂起，它是专门用来辅助操作系统进行上下文切换的。PendSV 异常会被初始化为最低优先级的异常。每次需要进行上下文切换的时候，会手动触发 PendSV 异常，在 PendSV 异常处理函数中进行上下文切换。

void rt_enter_critical(void);//调度器上锁，进入调度临界区，不再切换线程
void rt_exit_critical(void);//调度器解锁，退出调度临界区

/*
返回值：
中断状态 	rt_hw_interrupt_disable 函数运行前的中断状态
*/
rt_base_t rt_hw_interrupt_disable(void);//屏蔽中断
/*
参数：
level 	前一次 rt_hw_interrupt_disable 返回的中断状态
*/
void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);//中断使能

/*
 * rt_base_t rt_hw_interrupt_disable();
 */
 /*
 .global关键字用来让一个符号对链接器可见，可以供其他链接对象模块使用
 前面两句意思就类似于定义了一个全局可调用的函数rt_hw_interrupt_disable 
 */
    .global rt_hw_interrupt_disable //告诉编译器rt_hw_interrupt_disable 是一个全局可见的
    .type rt_hw_interrupt_disable, %function//告诉编译器rt_hw_interrupt_disable是一个函数
rt_hw_interrupt_disable:
    MRS     R0, PRIMASK   //读取PRIMASK寄存器的值到r0寄存器
    CPSID   I             //关闭全局中断,具体原因见博文后续说明
    BX      LR       	//函数返回,通过LR 连接寄存器 返回

/*
 * void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);
 */
    .global rt_hw_interrupt_enable   //与上面类似
    .type rt_hw_interrupt_enable, %function
rt_hw_interrupt_enable:
    MSR     PRIMASK, R0  //将 r0 的值寄存器写入到 PRIMASK 寄存器
    BX      LR   		//函数返回,通过LR 连接寄存器 返回

#define portDISABLE_INTERRUPTS()				vPortRaiseBASEPRI()
/*----------------------------------------------*/
/*只需要注意操作的寄存器为 basepri*/
/*----------------------------------------------*/

portFORCE_INLINE static void vPortRaiseBASEPRI( void )
{
uint32_t ulNewBASEPRI;

	__asm volatile
	(
		"	mov %0, %1												\n" \
		"	msr basepri, %0											\n" \  
		"	isb														\n" \
		"	dsb														\n" \
		:"=r" (ulNewBASEPRI) : "i" ( configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ) : "memory"
	);
}

//...
#define portENABLE_INTERRUPTS()					vPortSetBASEPRI(0)
/*只需要注意操作的寄存器为 basepri*/
portFORCE_INLINE static void vPortSetBASEPRI( uint32_t ulNewMaskValue )
{
	__asm volatile
	(
		"	msr basepri, %0	" :: "r" ( ulNewMaskValue ) : "memory"
	);
}