Критичні розділи на Cortex-M3

Мені цікаво трохи про реалізацію критичних розділів коду на Cortex-M3, де винятки не дозволені через обмеження в часі або проблеми з одночасністю.

У моєму випадку я запускаю LPC1758 і у мене є приймач TI CC2500. CC2500 має штифти, які можна використовувати як лінії переривання для даних у буфері RX та вільний простір у буфері TX.

Як приклад, я хочу мати буфер TX в SRAM моєї MCU, і коли в буфері TX приймача є вільний простір, я хочу записати ці дані туди. Але рутина, яка вводить дані в буфер SRAM, очевидно, не може бути перервана перериванням вільного простору в TX. Тому я хочу зробити тимчасове відключення переривань під час виконання цієї процедури заповнення цього буфера, але будь-які переривання, що виникають під час цієї процедури, виконуються після її закінчення.

Як це найкраще робиться на Cortex-M3?

Cortex M3 підтримує корисну пару операцій операцій (поширених також у багатьох інших машинах) під назвою "Ексклюзивний навантаження" (LDREX) та "Ексклюзивний магазин" (STREX). Концептуально операція LDREX виконує навантаження, а також встановлює якесь спеціальне обладнання, щоб спостерігати, чи може завантажене місце може бути записане чимось іншим. Виконання STREX до адреси, використовуваної останньою LDREX, призведе до того, що ця адреса буде записана, лише якщо спочатку нічого іншого не написав . Інструкція STREX завантажить реєстр з 0, якщо магазин відбувся, або 1, якщо він перерваний.

Зауважте, що STREX часто песимістичний. Існує безліч ситуацій, коли це може вирішити не працювати в магазині, навіть якщо б фактично не торкнулося відповідного місця. Наприклад, переривання між LDREX і STREX призведе до того, що STREX припустить, що місце, яке спостерігається, може бути потрапило. З цієї причини зазвичай корисно мінімізувати кількість коду між LDREX та STREX. Наприклад, розгляньте щось подібне:

inline void safe_increment (uint32_t * addr)
{
  uint32_t new_value;
  робити
  {
    new_value = __ldrex (addr) + 1;
  } while (__ strex (new_value, addr));
}

яка компілює щось на зразок:

; Припустимо, що R0 має вказану адресу; r1 пошкоджено
lp:
  ldrex r1, [r0]
  додайте r1, r1, # 1
  strex r1, r1, [r0]
  cmp r1, # 0; Перевірте, чи немає нуля
  bne lp
  .. код продовжується

Переважна більшість часу виконання коду між LDREX і STREX нічого не відбудеться, щоб "потривожити" їх, тому STREX матиме успіх без подальшої помилки. Якщо, однак, після вказівки LDREX або ADD трапиться переривання, STREX не виконає магазин, а натомість код повернеться до зчитування (можливо оновленого) значення [r0] та обчислить нове збільшення значення виходячи з цього.

Використання LDREX / STREX для формування таких операцій, як safe_increment, дає змогу не тільки керувати критичними розділами, але й у багатьох випадках уникати потреби в них.

Здається, що вам потрібні кілька кругових буферів або FIFO у вашому програмному забезпеченні MCU. Відстежуючи два індекси або покажчики в масиві для читання і запису, ви можете мати передній план і фон, що мають доступ до одного буфера без втручання.

Код переднього плану може в будь-який час записуватися до кругового буфера. Він вставляє дані вказівник запису, потім збільшує покажчик запису.

Фон (код переривання) використовує дані з вказівника читання і збільшує вказівник читання.

Коли вказівники читання і запису рівні, буфер порожній, а фоновий процес не надсилає даних. Коли буфер заповнений, процес переднього плану відмовляється писати більше (або може замінити старі дані, залежно від ваших потреб).

Використання круглих буферів для декупажу читачів і авторів повинно усунути необхідність відключення переривань.

Я не можу згадати точне місце розташування, але в бібліотеках, що надходять від ARM (не TI, ARM, він повинен бути під CMSIS або щось подібне, я використовую ST, але я пам’ятаю, де читав, що цей файл прийшов з ARM, так що ви також повинні мати його ) є глобальна опція відключення переривання. Це виклик функції. (Я не на роботі, але завтра підшу точну функцію). Я б завершив це приємним іменем у вашій системі і відключив переривання, зробіть свою справу і ввімкніть знову. Сказавши це, кращим варіантом буде реалізація семафору або структури черги замість глобального відключення переривання.