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micropython中断处理程序设计-临界区

article 2024/10/8 17:30:03

编写中断处理程序 — MicroPython 1.13 文档 (youvtec.com)

代码的临界区的示例是访问多个变量，这些变量受ISR影响。若中断在对单个变量的访问间发生，则其值将会不一致。这是一种叫作”竞态条件”的问题的实例：ISR和主程序循环争相修改变量。为避免不一致性，必须采取一种方法来确保ISR不会在临界区持续过程中修改值。实现此目的的方式之一是在临界区开始前发出 pyb.disable_irq() ，并在其结束时发出 pyb.enable_irq() 。这是此方法的示例:

import pyb, micropython, array
micropython.alloc_emergency_exception_buf(100)

class BoundsException(Exception):
    pass

ARRAYSIZE = const(20)
index = 0
data = array.array('i', 0 for x in range(ARRAYSIZE))

def callback1(t):
    global data, index
    for x in range(5):
        data[index] = pyb.rng() # simulate input
        index += 1
        if index >= ARRAYSIZE:
            raise BoundsException('Array bounds exceeded')

tim4 = pyb.Timer(4, freq=100, callback=callback1)

for loop in range(1000):
    if index > 0:
        irq_state = pyb.disable_irq() # Start of critical section
        for x in range(index):
            print(data[x])
        index = 0
        pyb.enable_irq(irq_state) # End of critical section
        print('loop {}'.format(loop))
    pyb.delay(1)

tim4.callback(None)

临界区可包含一行代码和一个变量。思考以下的代码碎片。

count = 0
def cb(): # An interrupt callback
    count +=1
def main():
    # Code to set up the interrupt callback omitted
    while True:
        count += 1

此示例说明了故障的潜在原因。主循环中的 count += 1 行携带了一个称为”读-修改-写”的特定的竞态条件问题。这是实时系统中故障的典型原因。在主循环中，读取 t.counter 值，将其增加1，并写回。在少数情况下，中断发生在读取后、写入前。中断更改 t.counter ，但其改变在ISR返回时被主循环覆盖。在实时系统中，这可能会导致极少的、难以预测的故障。

如上所述，若在主代码中修改了Python内置类型的实例或在ISR中访问实例，则应多加注意。执行更改的代码应被视为临界区，以确保ISR运行时实例处于有效状态。

micropython.schedule(func, arg)

将执行的函数调度为“非常快速”。该函数传递arg值作为其唯一参数。“非常快速”意味着运行时间将尽其所能尽早执行该函数，假定运行尽可能高效，以下条件依然有效：

预定函数不会抢占另一预定函数。
预定函数总在“操作码之间”执行，也就意味着所有基本Python操作（例如添加一个列表）都确保为极小的。
给定端口可能会定义“临界区”，预定函数不会在该区域中执行。函数可能在临界区内预定，但函数只在退出该区域后才会执行。临界区一个例子即抢占中断处理程序（一个IRQ）。

该函数可用来从抢占IRQ中预定回调。这样的IRQ对IRQ（例如，堆可能被锁定）中运行的代码进行了限制，并预定一个稍后会回调的函数能够接触这些限制。

有一个用来存放预定函数的堆栈，若堆栈已满，则 schedule 会引发 RuntimeError 。

How to use micropython.schedule effectively

How to use micropython.schedule effectively - MicroPython Forum (Archive)

from pyb import Timer
import micropython
import time
def cb(arg):  # Scheduled callback
    print(arg)

def cb1(tim):  # Hard IRQ
    micropython.schedule(cb, 'Timer 1')
def cb2(tim):
    micropython.schedule(cb, 'Timer 2')
t1 = Timer(1, freq=1.1, callback=cb1) 
t2 = Timer(2, freq=1, callback=cb2)

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http://www.kler.cn/news/337686.html