Cortex (ARM) 微控制器上 WFI（等待中断）的最佳模式

电器工程 手臂 皮质-m3 睡觉
2022-01-30 23:52:42

我正在研究使用 EFM Gekko 控制器 (http://energymicro.com/) 开发电池供电的软件，并且希望控制器在没有任何用处时处于睡眠状态。WFI（等待中断）指令用于此目的；它将使处理器进入睡眠状态，直到发生中断。

如果睡眠是通过在某个地方存储某些东西来进行的，则可以使用 load-exclusive/store-exclusive 操作来执行以下操作：

  // dont_sleep 会在任何时候加载 2
  // 应该强制主循环至少循环一次。如果一个中断
  // 发生导致它在以下语句中重置为 2，
  // 行为就像中断发生在它之后一样。

  store_exclusive(load_exclusive(dont_sleep) >> 1);

  而（！dont_sleep）
  {
    // 如果在 next 语句和 store_exclusive 之间发生中断，不要休眠
    load_exclusive(SLEEP_TRIGGER);
    如果（！dont_sleep）             
      store_exclusive(SLEEP_TRIGGER);
  }

如果在 load_exclusive 和 store_exclusive 操作之间发生中断，效果将是跳过 store_exclusive，从而导致系统再循环一次（查看中断是否设置了 dont_sleep）。不幸的是，Gekko 使用 WFI 指令而不是写地址来触发睡眠模式；像这样写代码

  如果（！dont_sleep）
    WFI();

会冒在“if”和“wfi”之间发生中断并设置 dont_sleep 的风险，但 wfi 会继续执行。防止这种情况的最佳模式是什么？将 PRIMASK 设置为 1 以防止在执行 WFI 之前中断中断处理器，并在之后立即清除它？还是有什么更好的技巧？

编辑

我想知道事件位。根据一般描述，它希望它适用于多处理器支持，但想知道以下内容是否可行：

  如果 (dont_sleep)
    SEV(); /* 将使以下 WFE 清除事件标志但不休眠 */
  WFE();

每个设置 don't_sleep 的中断也应该执行一条 SEV 指令，所以如果中断发生在“if”测试之后，WFE 将清除事件标志但不会进入睡眠状态。这听起来像是一个很好的范例吗？

4个回答

把它放在一个关键部分。ISR 不会运行，因此您不会冒在 WFI 之前更改 dont_sleep 的风险，但它们仍会唤醒处理器，并且 ISR 将在关键部分结束后立即执行。

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

你的开发环境可能有临界区函数，但大致是这样的：

EnterCriticalSection 是：

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

ExitCriticalSection 是：

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

你的想法很好，这正是 Linux 实现的。见这里。

来自上述讨论线程的有用引用，以阐明为什么即使在禁用中断的情况下 WFI 也能工作：

如果你打算空闲到下一次中断，你必须做一些准备。在该准备期间，可能会激活一个中断。这样的中断可能是您正在寻找的唤醒事件。

不管你的代码有多好，如果你不禁用中断，你总是会在准备进入睡眠和实际进入睡眠之间进行竞争，这会导致丢失唤醒事件。

这就是为什么我所知道的所有 ARM CPU 都会唤醒，即使它们在核心 CPU 上被屏蔽（CPSR I 位）。

其他任何事情，您都应该忘记使用空闲模式。

我没有完全理解这dont_sleep件事，但是您可以尝试的一件事是在 PendSV 处理程序中执行“主要工作”，并将其设置为最低优先级。然后，每次您需要完成某事时，只需从其他处理程序中安排一个 PendSV。看这里怎么做（它适用于 M1，但 M3 并没有太大的不同）。

您可以使用的另一件事（可能与以前的方法一起使用）是退出时睡眠功能。如果启用它，处理器将在退出最后一个 ISR 处理程序后进入睡眠状态，而无需调用 WFI。在此处查看一些示例。

假如说：

  1. 主线程运行后台任务
  2. 中断只运行高优先级任务，不运行后台任务
  3. 主线程可以随时中断（它通常不会屏蔽中断）

那么解决方案是使用PRIMASK来阻止标志验证和WFI之间的中断：

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