Найкращий зразок для WFI (очікування перерви) на мікроконтролерах Cortex (ARM)

Я розглядаю розробку програмного забезпечення, що працює на батареях, за допомогою контролерів EFM Gekko (http://energymicro.com/), і хотів би спати контролер, коли нічого корисного для цього не робити. Для цього використовується інструкція WFI (Wait For Interrupt); він переведе процесор у режим сну, поки не відбудеться переривання.

Якщо уві сні спати, зберігаючи щось десь, можна використовувати ексклюзивні / магазинні ексклюзивні операції, щоб зробити щось на кшталт:

  // dont_sleep завантажується з 2 будь-коли, коли щось трапляється
  // повинен змусити головну петлю провести цикл хоча б один раз. Якщо перерва
  // відбувається, що призводить до його скидання до 2 під час наступного твердження,
  // поведінка буде так, ніби перерва сталася після неї.

  store_exclusive (load_exclusive (dont_sleep) >> 1);

  поки (! dont_sleep)
  {
    // Якщо відбувається переривання між наступним оператором і store_exclusive, не спите
    load_exclusive (SLEEP_TRIGGER);
    if (! dont_sleep)             
      store_exclusive (SLEEP_TRIGGER);
  }

Якщо між операціями load_exclusive і store_exclusive відбудеться переривання, ефектом було б пропустити store_exclusive, тим самим змусивши систему ще раз пробігти цикл (щоб побачити, чи встановив переривання dont_sleep). На жаль, Gekko використовує інструкцію WFI, а не адресу запису для запуску режиму сну; написання коду, як

  if (! dont_sleep)
    WFI ();

ризикує виникнути перерва між 'if' і 'wfi' та встановити dont_sleep, але wfi продовжуватиметься та виконуватиметься все одно. Яка найкраща модель для запобігання цьому? Встановіть PRIMASK на 1, щоб запобігти перериванню процесора безпосередньо перед виконанням WFI, і очистити його відразу після? Або є якийсь кращий трюк?

EDIT

Мене цікавить біт Події. За загальним описом, хотілося б, що він призначений для підтримки декількох процесорів, але цікаво, чи може працювати щось подібне:

  якщо (dont_sleep)
    SEV (); / * Зробимо чіткий прапор події WFE, але не сплю * /
  WFE ();

Кожне переривання, яке встановлює don_sleep, також повинно виконувати інструкцію SEV, тому якщо переривання відбудеться після тесту "якщо", WFE очистить прапор події, але не перейде до сну. Це звучить як добра парадигма?

Я не повністю зрозумів dont_sleepріч, але одне, що можна спробувати, - це зробити «основну роботу» в обробнику PendSV, встановленому на найнижчий пріоритет. Тоді просто сплануйте PendSV від інших обробників щоразу, коли вам потрібно щось зробити. Дивіться тут, як це зробити (це для M1, але M3 не надто відрізняється).

Ще одна річ, яку ви могли використовувати (можливо, разом із попереднім підходом) - це функція Sleep-on-exit. Якщо ввімкнути цю функцію, процесор перейде до сну після виходу з останнього обробника ISR, без того, щоб вам потрібно було викликати WFI. Дивіться деякі приклади тут .

Помістіть його всередині критичного розділу. ISR не працюватимуть, тому ви не ризикуєте змінити dont_sleep перед WFI, але вони все одно розбудять процесор, і ISR виконуватимуться, як тільки критичний розділ закінчиться.

uint8 interruptStatus;
interruptStatus = EnterCriticalSection();
if (!dont_sleep)
  WFI();
ExitCriticalSection(interruptStatus);

Навколишнє середовище вашої розробки, ймовірно, має критичні функції секцій, але приблизно так:

EnterCriticalSection:

MRS r0, PRIMASK /* Save interrupt state. */
CPSID i /* Turn off interrupts. */
BX lr /* Return. */

ExitCriticalSection:

MSR PRIMASK, r0 /* Restore interrupt states. */
BX lr /* Return. */

Ваша ідея чудова, саме це реалізує Linux. Дивіться тут .

Корисна цитата з вищезгаданої теми обговорення, щоб уточнити, чому WFI працює навіть з вимкненнями переривань:

Якщо ви збираєтеся простоювати до наступного переривання, вам доведеться провести деяку підготовку. Під час цієї підготовки перерва може стати активною. Таке переривання може бути подією пробудження, яку ви шукаєте.

Незалежно від того, наскільки хороший ваш код, якщо ви не відключите переривання, у вас завжди буде гонка між підготовкою до сну і фактичним сном, що призводить до втрачених подій пробудження.

Ось чому всі процесори ARM, про які я знаю, прокинуться, навіть якщо вони будуть замасковані в основному процесорі (CPSR I bit.)

Все інше, і ви повинні забути використовувати режим простою.

Якщо припустити, що:

1. Основна нитка виконує фонові завдання
2. Переривання виконують лише завдання з високим пріоритетом і без фонових завдань
3. Основну нитку можна перервати будь-коли (вона зазвичай не маскує переривання)

Тоді рішення - використовувати PRIMASK для блокування перерв між валідацією прапора та WFI:

mask_interrupts();
if (!dont_sleep)
    wfi();
unmask_interrupts();

Що про сон у режимі виходу? Це автоматично переходить у режим сну будь-який час, коли обробник IRQ закінчується, тому насправді не працює жоден "звичайний режим" після налаштування. Трапляється IRQ, він прокидається і запускає обробник і повертається спати. Жодна WFI не потрібна.