Pola terbaik untuk mikrokontroler WFI (tunggu-interupsi) pada Cortex (ARM)

Saya sedang mencari untuk mengembangkan perangkat lunak bertenaga baterai menggunakan pengontrol EFM Gekko (http://energymicro.com/) dan ingin pengontrol tertidur setiap kali tidak ada yang berguna untuk dilakukan. Instruksi WFI (Wait For Interrupt) digunakan untuk tujuan ini; itu akan membuat prosesor tidur sampai terjadi gangguan.

Jika tidur diaktifkan dengan menyimpan sesuatu di suatu tempat, seseorang dapat menggunakan operasi load-eksklusif / toko-eksklusif untuk melakukan sesuatu seperti:

  // dont_sleep akan dimuat dengan 2 setiap kali sesuatu terjadi itu
  // harus memaksa loop utama untuk berputar setidaknya sekali. Jika ada interupsi
  // Terjadi yang menyebabkannya diatur ulang ke 2 selama pernyataan berikut,
  // perilaku akan seolah-olah interupsi terjadi setelahnya.

  store_exclusive (load_exclusive (dont_sleep) >> 1);

  while (! dont_sleep)
  {
    // Jika interupsi terjadi antara pernyataan berikutnya dan store_exclusive, jangan tidur
    load_exclusive (SLEEP_TRIGGER);
    if (! dont_sleep)             
      store_exclusive (SLEEP_TRIGGER);
  }

Jika terjadi interupsi antara operasi load_exclusive dan store_exclusive, efeknya akan melewatkan store_exclusive, sehingga menyebabkan sistem untuk menjalankan loop sekali lagi (untuk melihat apakah interupsi telah mengatur dont_sleep). Sayangnya, Gekko menggunakan instruksi WFI daripada alamat tulis untuk memicu mode tidur; menulis kode suka

  if (! dont_sleep)
    WFI ();

akan menjalankan risiko bahwa interupsi dapat terjadi antara 'jika' dan 'wfi' dan mengatur dont_sleep, tetapi wfi akan tetap melanjutkan dan mengeksekusi. Apa pola terbaik untuk mencegah itu? Atur PRIMASK ke 1 untuk mencegah interupsi mengganggu prosesor sesaat sebelum menjalankan WFI, dan menghapusnya segera setelah itu? Atau ada trik yang lebih baik?

EDIT

Saya bertanya-tanya tentang bit Event. Secara umum, ini dimaksudkan untuk dukungan multi-prosesor, tetapi bertanya-tanya apakah sesuatu seperti yang berikut ini bisa berfungsi:

  if (dont_sleep)
    SEV (); / * Akan membuat mengikuti bendera acara WFE yang jelas tetapi tidak tidur * /
  WFE ();

Setiap interupsi yang diset jangan_sleep juga harus menjalankan instruksi SEV, jadi jika interupsi terjadi setelah tes "jika", WFE akan menghapus flag event tetapi tidak pergi tidur. Apakah itu terdengar seperti paradigma yang baik?

Saya tidak sepenuhnya memahami dont_sleephal itu, tetapi satu hal yang dapat Anda coba adalah melakukan "pekerjaan utama" pada penangan PendSV, atur ke prioritas terendah. Kemudian, cukup jadwalkan PendSV dari penangan lain setiap kali Anda perlu melakukan sesuatu. Lihat di sini cara melakukannya (ini untuk M1 tetapi M3 tidak terlalu berbeda).

Hal lain yang bisa Anda gunakan (mungkin bersama dengan pendekatan sebelumnya) adalah fitur Sleep-on-exit. Jika Anda mengaktifkannya, prosesor akan tidur setelah keluar dari penangan ISR terakhir, tanpa Anda harus memanggil WFI. Lihat beberapa contoh di sini .

Letakkan di bagian kritis. ISR tidak akan berjalan, jadi Anda tidak menjalankan risiko dont_sleep berubah sebelum WFI, tetapi mereka tetap membangunkan prosesor dan ISR akan dijalankan segera setelah bagian kritis berakhir.

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

Lingkungan pengembangan Anda mungkin memiliki fungsi bagian kritis, tetapi kira-kira seperti ini:

EnterCriticalSection adalah:

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

ExitCriticalSection adalah:

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

Ide Anda baik-baik saja, inilah yang diterapkan oleh Linux. Lihat di sini .

Kutipan yang berguna dari utas diskusi yang disebutkan di atas untuk mengklarifikasi mengapa WFI bekerja meskipun interupsi dinonaktifkan:

Jika Anda berniat diam sampai gangguan berikutnya, Anda harus melakukan beberapa persiapan. Selama persiapan itu, interupsi dapat menjadi aktif. Gangguan seperti itu mungkin merupakan peristiwa bangun yang Anda cari.

Tidak peduli sebagus apa pun kode Anda, jika Anda tidak menonaktifkan interupsi, Anda akan selalu berlomba antara bersiap untuk tidur dan benar-benar akan tidur, yang berakibat pada peristiwa bangun yang hilang.

Inilah sebabnya mengapa semua CPU ARM yang saya ketahui akan bangun meskipun mereka ditutupi pada CPU inti (CPSR I bit.)

Ada hal lain dan Anda harus lupa menggunakan mode siaga.

Berasumsi bahwa:

1. Utas utama menjalankan tugas latar belakang
2. Interupsi hanya menjalankan tugas prioritas tinggi dan tidak ada tugas latar belakang
3. Utas utama dapat diinterupsi kapan saja (biasanya topeng tidak akan terputus)

Maka solusinya adalah dengan menggunakan PRIMASK untuk memblokir interupsi antara validasi flag dan WFI:

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

Bagaimana dengan mode Tidur Saat Keluar? Ini secara otomatis masuk ke mode tidur kapan pun pawang IRQ keluar, sehingga sebenarnya tidak ada "mode normal" yang berjalan setelah itu dikonfigurasi. IRQ terjadi, ia bangun dan menjalankan handler, dan kembali tidur. Tidak perlu WFI.