## 临界区

## 判别规则（核心，唯一要记的）

- **数据被中断/ISR/硬件碰 → 必须临界区（关中断）；只有任务碰 → 挂起调度器或互斥量**
- **临界区规则：禁止阻塞 API（会卡死）、越短越好（微秒级）；多核只关本核；ISR 里要用 FromISR 版本**

一句话：**"临界区关中断挡一切，但挡太久实时性就完蛋。"**

## 抽象描述（一句话本质）

临界区 = 用关中断保护的一段代码，保证执行期间不被中断/任务切换打断。是"最暴力"的互斥——连中断都挡。代价 = 中断响应延迟、调度冻结。

## 正反例（建立直觉）

- **正例1**：`taskENTER_CRITICAL(); shared_count++; taskEXIT_CRITICAL();`
- **正例2（为什么有效）**：单核关中断 → tick 中断进不来 → 调度器不运行 → 无任务切换、ISR 也不插入
- **反例1**：以为临界区解决所有互斥 → 多核只关本核，另一核照样访问
- **反例2**：临界区里调 `vTaskDelay` → 卡死（tick 被关，延时不走、没人唤醒）

## ISR 是什么（补全）

ISR = Interrupt Service Routine，中断服务程序/中断处理函数。硬件事件（定时器/串口/按键/DMA）发生时 CPU 跳去执行。四特征：① 程序控制之外的上下文 → 中断里改的变量要加 volatile ② 优先级高于任何任务 ③ 不能阻塞（只能发通知）④ 要短。

## 易混对比

**临界区 vs 挂起调度器**：

|          | `taskENTER_CRITICAL`（关中断） | `vTaskSuspendAll`（挂起调度器） |
| -------- | ------------------------------ | ------------------------------- |
| 挡什么   | **中断 + 任务切换**            | 只挡任务切换                    |
| 中断响应 | **不能**                       | **能**（照常）                  |
| 代价     | 大（中断延迟）                 | 小                              |
| 用于     | **中断也会碰**的数据           | 只有任务碰的数据                |

**临界区 vs 互斥量**：

|          | 临界区（关中断）   | 互斥量                 |
| -------- | ------------------ | ---------------------- |
| 挡什么   | 中断 + 任务        | 只挡任务（等待者阻塞） |
| 适用     | 中断也碰的共享数据 | 只被任务共享           |
| 等待方式 | 不阻塞（硬等）     | 任务阻塞等锁           |
| 代价     | 关中断延迟中断     | 任务切换开销           |

## tick 中断影响什么（补全）

tick（系统节拍，如 1ms）是 RTOS 的"心脏"，驱动：① **时间片轮转**（同优先级到期切换）② **延时计时**（vTaskDelay/DelayUntil 到期）③ **超时检查**（等信号量/队列/事件组的 timeout 到期）④ **更新 tick 计数**（xTaskGetTickCount）。

**所以关中断期间**：tick 进不来 → 时间片不轮转、延时不计时、超时不触发 → **整个调度冻结**。这就是临界区里 vTaskDelay 卡死、临界区必须短的根源。

## 变体验证（3 题，全过=学会）

1. 陷阱题：临界区里调 `vTaskDelay(10)` → **卡死**（tick 被关，延时永远等不到）
2. 陷阱题：临界区持续 100ms → **中断被挡 100ms，实时性崩坏**（临界区要微秒级）
3. ISR 里能用临界区吗 → **能，但必须用 `taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR`/`taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR`**——普通版本在 ISR 里会错误恢复中断状态，破坏 Cortex-M 的高优先级中断嵌套

## 口述要点（面试怎么讲）

- **结论先行**：数据被中断碰 → 关中断（临界区）；只有任务碰 → 互斥量/挂起调度器
- **临界区 vs 互斥量**：临界区关中断（挡中断+任务）、互斥量不关中断（只挡任务）——按"数据是否被中断碰"选
- **为什么必须短**：临界区一长，tick 进不来 → 时间片、延时、超时全停摆，实时性崩塌；控制在微秒级
- **FromISR 版本**：普通 `taskENTER_CRITICAL()` 保存/恢复中断状态，在 ISR 里退出时会错误地全开中断，破坏 Cortex-M 的高优先级 ISR 嵌套；FromISR 版本保存 ISR 实际状态，正确恢复（只屏蔽同级，不破坏高优先级中断）
- **易错点**：临界区里调阻塞 API 卡死；用临界区保护纯任务数据（杀鸡用牛刀）；忘了多核只关本核

## 关系网络

| 相邻概念   | 和本主题的关系                    | 孤立理解会犯的错                     |
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| 原子操作   | 临界区 = 关中断实现原子性         | 以为临界区里能阻塞                   |
| 互斥量     | 临界区挡中断+任务，互斥量只挡任务 | 拿临界区保护纯任务数据（杀鸡用牛刀） |
| 任务状态机 | 关中断 → tick 不来 → 调度冻结     | 以为延时照常走                       |
| ISR 通信   | ISR 里要用 FromISR 版本 API       | 在 ISR 用普通 API 破坏嵌套           |

## 学习日期

2026-08-03

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_每主题一页，复习时只翻本目录。_