正确设置 FreeRTOS 与 STM32 的中断优先级

在裸机开发（非 RTOS）时，大多数 STM32 外设的中断优先级通常不需要手动配置，原因如下：

✅ 裸机开发中默认中断优先级行为

🛠 举个例子：裸机中 USART 初始化

HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

甚至你在裸机中 可以完全不调用 HAL_NVIC_SetPriority()，只调用 EnableIRQ() 也能正常运行，因为：

• 启动文件中（CMSIS）中断默认优先级为 0
• 没有任务调度抢占的风险

🚨 但在使用 FreeRTOS 时必须配置

因为：

• FreeRTOS 内核本身运行在中断上下文中
• ISR 优先级太高会 抢占调度器，而调度器不能被中断
• 使用了 FreeRTOS API 的 ISR 优先级必须 ≥ configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY（默认 5）

✅ 总结：裸机 vs RTOS 中断优先级对比

所以：

🟩 裸机时你基本可以不管中断优先级，一切默认值也能跑
🟥 但用上 RTOS 后，中断优先级配置就变成“必须做的事情”

要在 STM32（特别是使用 STM32 HAL 库或 STM32duino）中正确配置 FreeRTOS 的中断优先级宏，你需要理解两部分：

✅ 正确设置 FreeRTOS 与 STM32 的中断优先级宏

🔧 1. 关键宏定义

这些宏应该在 FreeRTOSConfig.h 中配置，主要是以下几个：

#define configPRIO_BITS             __NVIC_PRIO_BITS  // STM32 定义的中断优先级位数
#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) )

📌 解释各个宏：

⚠️ 必须遵守的规则

• 所有 调用 FreeRTOS API 的中断，它们的优先级必须设置为 等于或低于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY（也就是数值大于或等于）。
• Kernel 的中断优先级设置为最低（数值最大），防止抢占其他重要中断。

✅ STM32 示例：如何在 FreeRTOSConfig.h 正确配置

假设你用的是 STM32F4（它是 4-bit 优先级）：

#define configPRIO_BITS                          __NVIC_PRIO_BITS

#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) )

✅ STM32 中断优先级设置对应修改（重要！）

你在使用 HAL 驱动时，还要确保中断优先级设置正确，例如：

HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 6, 0); // 优先级 6 > 5，允许使用 FreeRTOS API

如果设置为 4 或更高（即数值更小，优先级更高）：

HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 4, 0); // ❌ 错误！优先级太高，不能使用 FreeRTOS API

✅ 总结

STM32 外设默认的 中断优先级，如果你不手动设置 NVIC 优先级，会根据芯片启动文件（CMSIS 启动代码）和 HAL 库行为，遵循如下逻辑：

✅ 默认 NVIC 中断优先级总结

✅ 所以：如果你不设置，STM32 中断优先级就是 0（也就是“优先级最高”）

📍 示例：STM32 USB 默认优先级（未手动设置时）

例如，在 STM32F4 的 HAL_PCD_MspInit() 中：

HAL_NVIC_SetPriority(OTG_FS_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(OTG_FS_IRQn);

⚠️ 所以默认优先级是 (preempt priority = 0, subpriority = 0) → 等效为 FreeRTOS 中最高优先级

🚨 问题：和 FreeRTOS 冲突

FreeRTOS 要求调用其 API 的 ISR（中断服务程序）必须使用较低优先级（优先级值 ≥ configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY，通常是 5）。

而默认优先级是 0，会违反这个规则，会导致：

• xQueueSendFromISR、xTaskNotifyFromISR 等出错
• 系统断言失败（configASSERT）
• 出现 HardFault 或中断嵌套异常

✅ 如何查看某个外设当前中断优先级？

你可以在调试器或代码中读取：

uint32_t pri = NVIC_GetPriority(OTG_FS_IRQn);
printf("USB 中断优先级: %lu\n", pri);

✅ 建议你总是手动设置中断优先级

不要依赖默认值！

例如：

HAL_NVIC_SetPriority(OTG_FS_IRQn, 6, 0); // 比 FreeRTOS MAX_SYSCALL 中断优先级（5）低，合法使用 FreeRTOS API
HAL_NVIC_EnableIRQ(OTG_FS_IRQn);

🔚 总结

好的！以下是 STM32 常见外设的 推荐 NVIC 中断优先级设置清单（在使用 FreeRTOS 的情况下，特别是涉及 xTaskNotifyFromISR、xQueueSendFromISR 等 API 的时候）。

📌 优先级规则前提（以 4 个优先级位为例）

✅ 所有 使用 FreeRTOS API 的中断必须设置优先级为 ≥ configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY（通常为 5）

✅ 常见外设中断推荐优先级表

📌 示例配置代码（推荐）

// USB
HAL_NVIC_SetPriority(OTG_FS_IRQn, 6, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(OTG_FS_IRQn);

// USART
HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 7, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

// TIM 定时器
HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 8, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);

⚠️ 注意：STM32 优先级是“数值越小，优先级越高”

所以：

• 0 是最高优先级（❌ 禁止用于 FreeRTOS ISR API）
• 15 是最低优先级

✅ 建议配置总结

在 FreeRTOS 中，调度器本身并不是一个中断或任务，它运行在 CPU空闲时 或由 SysTick 和 PendSV 中断驱动上下文切换。但我们可以从以下几个角度来理解你问的“调度器优先级”：

🔧 1. 调度相关中断优先级

FreeRTOS 使用两个关键中断来实现调度：

✅ 所以我们通常手动或由 FreeRTOS 内部将这两个设置为：

NVIC_SetPriority(PendSV_IRQn, 15);
NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 15);

📌 它们必须设为最低优先级，否则会干扰中断服务。

⚙️ 2. FreeRTOS 内核中配置项解释

在 FreeRTOSConfig.h 中，你配置了内核调度相关的“优先级窗口”，用于约束允许调用 FreeRTOS API 的中断优先级范围：

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY         15
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY     5

这意味着：

• 所有使用 FreeRTOS API 的中断优先级 必须为 5~15（数值越大优先级越低）
• PendSV_IRQn 和 SysTick_IRQn 会设置为 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY（通常为 15）

✅ 3. FreeRTOS 任务优先级

这个和 NVIC 中断优先级是两个不同的体系：

例如：

vTaskCreate(..., uxPriority = 5, ...);  // FreeRTOS 任务优先级为 5（调度优先）

🧠 总结：FreeRTOS 调度器相关优先级一览