Mẫu tốt nhất cho WFI (chờ ngắt) trên các vi điều khiển Cortex (ARM)

Tôi đang tìm cách phát triển phần mềm chạy bằng pin bằng bộ điều khiển Gekko của EFM (http://energymicro.com/) và muốn bộ điều khiển ngủ bất cứ khi nào không có gì hữu ích cho nó. Lệnh WFI (Chờ cho ngắt) được sử dụng cho mục đích này; nó sẽ đặt bộ xử lý vào trạng thái ngủ cho đến khi xảy ra gián đoạn.

Nếu giấc ngủ được thực hiện bằng cách lưu trữ một cái gì đó ở một nơi nào đó, người ta có thể sử dụng các hoạt động độc quyền tải / cửa hàng để thực hiện một số việc như:

  // dont_s ngủ được tải với 2 bất cứ khi nào điều gì đó xảy ra
  // nên buộc vòng lặp chính quay vòng ít nhất một lần. Nếu gián đoạn
  // xảy ra khiến nó được đặt lại thành 2 trong câu lệnh sau,
  // hành vi sẽ như thể sự gián đoạn xảy ra sau nó.

  store_exinating (load_exinating (dont_s ngủ) >> 1);

  trong khi (! dont_s ngủ)
  {
    // Nếu ngắt xảy ra giữa câu lệnh tiếp theo và store_exinating, đừng ngủ
    load_exinating (SLEEP_TRIGGER);
    nếu (! dont_s ngủ)             
      store_exinating (SLEEP_TRIGGER);
  }

Nếu xảy ra gián đoạn giữa các hoạt động load_exinating và store_exinating, thì hiệu ứng sẽ là bỏ qua store_exinating, do đó làm cho hệ thống chạy qua vòng lặp thêm một lần nữa (để xem liệu ngắt có được đặt không ngủ không). Thật không may, Gekko sử dụng lệnh WFI thay vì địa chỉ ghi để kích hoạt chế độ ngủ; viết mã như

  nếu (! dont_s ngủ)
    WFI ();

sẽ có nguy cơ xảy ra gián đoạn giữa 'nếu' và 'wfi' và đặt dont_s ngủ, nhưng wfi sẽ tiếp tục và thực hiện bằng mọi cách. Mô hình tốt nhất để ngăn chặn điều đó là gì? Đặt PRIMASK thành 1 để ngăn chặn các ngắt làm gián đoạn bộ xử lý ngay trước khi thực hiện WFI và xóa nó ngay sau đó? Hoặc có một số mẹo tốt hơn?

BIÊN TẬP

Tôi đang tự hỏi về bit Sự kiện. Theo mô tả chung, nó muốn sử dụng cho hỗ trợ đa bộ xử lý, nhưng tự hỏi liệu một cái gì đó như sau có thể hoạt động không:

  nếu (dont_s ngủ)
    SEV (); / * Sẽ làm theo cờ sự kiện rõ ràng WFE nhưng không ngủ * /
  WFE ();

Mỗi ngắt đặt bộ không ngủ cũng nên thực hiện lệnh SEV, vì vậy nếu ngắt xảy ra sau kiểm tra "nếu", WFE sẽ xóa cờ sự kiện nhưng không đi ngủ. Nghe có vẻ như một mô hình tốt?

Tôi không hoàn toàn hiểu dont_sleepđiều này, nhưng một điều bạn có thể thử là thực hiện "công việc chính" trong trình xử lý PendSV, được đặt ở mức ưu tiên thấp nhất. Sau đó, chỉ cần lên lịch PendSV từ các trình xử lý khác mỗi khi bạn cần một cái gì đó được thực hiện. Xem ở đây cách thực hiện (đối với M1 nhưng M3 không quá khác biệt).

Một thứ khác bạn có thể sử dụng (có thể cùng với cách tiếp cận trước đó) là tính năng Ngủ khi thoát. Nếu bạn kích hoạt nó, bộ xử lý sẽ chuyển sang chế độ ngủ sau khi thoát trình xử lý ISR ​​cuối cùng mà không cần bạn phải gọi WFI. Xem một số ví dụ ở đây .

Đặt nó trong một phần quan trọng. Các ISR sẽ không chạy, do đó bạn không có nguy cơ không thay đổi giấc ngủ trước WFI, nhưng chúng vẫn sẽ đánh thức bộ xử lý và ISR sẽ thực thi ngay khi phần quan trọng kết thúc.

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

Môi trường phát triển của bạn có thể có các chức năng phần quan trọng, nhưng nó đại khái như thế này:

EnterCriticalSection là:

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

ExitCriticalSection là:

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

Ý tưởng của bạn là tốt, đây chính xác là những gì Linux thực hiện. Xem tại đây .

Trích dẫn hữu ích từ chuỗi thảo luận được đề cập ở trên để làm rõ lý do tại sao WFI hoạt động ngay cả khi ngắt bị vô hiệu hóa:

Nếu bạn có ý định nhàn rỗi cho đến lần gián đoạn tiếp theo, bạn phải thực hiện một số chuẩn bị. Trong quá trình chuẩn bị đó, một ngắt có thể trở nên hoạt động. Một ngắt như vậy có thể là một sự kiện đánh thức mà bạn đang tìm kiếm.

Cho dù mã của bạn tốt đến đâu, nếu bạn không vô hiệu hóa các ngắt, bạn sẽ luôn có một cuộc đua giữa việc chuẩn bị đi ngủ và thực sự đi ngủ, dẫn đến các sự kiện đánh thức bị mất.

Đây là lý do tại sao tất cả các CPU ARM mà tôi biết sẽ thức dậy ngay cả khi chúng bị che ở CPU lõi (bit CPSR I).

Bất cứ điều gì khác và bạn nên quên sử dụng chế độ không tải.

Giả sử rằng:

1. Các chủ đề chính chạy các nhiệm vụ nền
2. Các ngắt chỉ chạy các tác vụ ưu tiên cao và không có tác vụ nền
3. Chủ đề chính có thể bị gián đoạn bất cứ lúc nào (nó thường không che dấu ngắt)

Sau đó, giải pháp là sử dụng PRIMASK để chặn các ngắt giữa xác thực cờ và WFI:

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

Còn chế độ Ngủ trên chế độ Thoát thì sao? Điều này sẽ tự động chuyển sang chế độ ngủ bất cứ khi nào trình xử lý IRQ thoát, do đó thực sự không có bất kỳ "chế độ bình thường" nào chạy sau khi được định cấu hình. Một IRQ xảy ra, nó thức dậy và chạy trình xử lý, và trở lại giấc ngủ. Không cần WFI.