谈谈嵌入式系统的可靠性（三）

djyos

谈谈嵌入式系统的可靠性（三） [复制链接]

1.     明确易用的中断编程，增加应用程序可靠性

本文不详细讲解djyos的中断系统实现原理，有兴趣的，可参考相关文档。

传统RTOS，中断处理在ISR中进行，有经验的程序员，只在ISR中处理少量必须立即完成的工作，然后，一般会通过信号量或者消息通知一个线程，由线程接着完成后续工作。但也有些初级程序员，在ISR中完成冗长的工作。传统RTOS，对ISR例程会有较大限制，许多操作系统服务是不允许在ISR中使用的，一不小心就会中招。文档完善的操作系统，会有一个长长的清单，说明哪些服务不允许在ISR中使用，哪些是允许的。文档不完善的呢？你只有自己看着办了。墨菲定律告诉我们，就算你文档很完善，只要存在ISR中误用系统服务的可能，就一定会有人这样做。

这样做的后果是什么呢？遗憾的是，没有人能准确描述，上帝也只能说“不可预知后果”；

这样的bug会在什么时候爆发呢？只有上帝知道；你不知道中断什么时候发生，只要不发生在“不该发生的时间”，系统就平安无事，天知道什么时候会中断会发生在“不该发生的时间”。

嵌入式产品中，什么问题是最可怕的呢？调试和测试不出来，会到达用户手上，且不可预知后果的问题，是最可怕的！那些运行数月，内存莫名其妙地被误改的问题，很可能跟它有关。

ISR中误用系统服务就属于这种“上帝才知道答案”的问题。

然而，墨菲先生对djyos却无可奈何，djyos把中断分为两类，一类叫异步信号，对应于并非紧急的中断，例如键盘，异步信号的响应函数中，允许调用全部系统服务；另一类叫实时中断，对应需要紧急处理的中断事件，在实时中断的处理函数中，则禁止使用所有的系统服务。看官，这里没有模棱两可的地方，要么就全部允许，要么就都不允许。

对于普通的中断（异步信号），是允许使用全部系统调用的，只要你养成良好编程习惯，检查系统调用的返回值，就不会出错。程序员根本没有机会犯在ISR中误用系统服务这种错误。

对于实时中断，则完全禁止使用系统服务，最明确的东西，也就是最不容易搞错的。不像传统操作系统，有些系统服务可用，有些不可用，很模糊，程序员很容易混淆。

1.1.   Djyos中断编程方法1.1.1.    实时中断编程模型

1、  编写ISR服务程序，像普通C函数一样编写即可。

u32 __uart1_int(ufast_t uart_int_line)

{

}

2、  使用下列语句序列设置中断：

    int_isr_connect(cn_int_line_uart1,__uart1_int);

    int_setto_real(cn_int_line_uart1);

    int_echo_line(cn_int_line_uart1);

    int_restore_real_line(cn_int_line_uart1);

第一句，把ISR函数跟中断线联系起来。

第二句，把相应中断设置成实时中断。

第三句，假响应一下，以免硬件的初始化状态影响。

第四句，使能中断

上述初始化过程，来自一个实际应用，该应用的mcu使用lpc1225，主频40Mhz，flash速度20Mhz，实际运行速度在20Mhz~40Mhz之间。但要实现2.5Mbps baud的串口通信，如果不能再接收中断发生5uS内响应中断的话，必然丢数据。因此，该应用使用了djyos的实时中断机制，实测下来，中断响应时间小于1.5uS，效果很理想。

1.1.2.    异步信号的事件模式编程

这是djyos推荐的编程模型。

1、  编写事件处理函数。

void uart1_event(void)

{

         While（1）

         {

                //do something

                djy_wait_evtt_pop(djy_my_evtt_id(),1,cn_timeout_forever);

}

}

2、  登记事件类型，用于异步信号处理的事件，一般设为关联型事件。

uart1_evtt = djy_evtt_regist(enum_correlative,100,0,1, uart1_event,0x1000,NULL);

3、  按照下列指令序列初始化中断号：

    int_evtt_connect(cn_int_line_USART1,uart1_evtt);

    int_setto_asyn_signal(cn_int_line_USART1);

    int_echo_line(cn_int_line_USART1);

    int_restore_asyn_line(cn_int_line_USART1);

第一句，把事件类型与中断号联系起来。

第二句，把中断号设为异步信号。

第三句，假响应一下，以免硬件的初始化状态影响。

第四句，使能中断。

此后，只要发生uart中断，就会自动弹出uart1_evtt类型的事件。第一次弹出事件后，uart1_event将被执行，处理完相应的事务后，将会在djy_wait_evtt_pop( )函数处阻塞，直到下一次中断的到来。应用程序完全不需要写ISR程序，由于uart1_event是普通的事件处理函数，它跟普通事件处理函数一样，可以得到所有OS服务。

1.1.3.    异步信号的ISR模式编程

这种编程模型，与传统RTOS相似，不同的是，djyos的ISR可以调用全部系统服务，唯一的限制是，不能发生实际阻塞。比如，可以在ISR中调用malloc，但如果内存不足，在线程中调用的话，将会被阻塞，在ISR中调用的话，将返回NULL，不会被阻塞。只要养成良好的编程习惯，检查系统调用的返回值，就不会出错。

1、  编写ISR服务程序，像普通C函数一样编写即可。

u32 __uart1_int(ufast_t uart_int_line)

{

}

2、  使用下列语句序列设置中断：

    int_isr_connect(cn_int_line_uart1,__uart1_int);

    int_setto_asyn_signal(cn_int_line_uart1);

    int_echo_line(cn_int_line_uart1);

    int_restore_asyn_signal_line(cn_int_line_uart1);

第一句，把ISR函数跟中断线联系起来。

第二句，把相应中断设置成异步信号中断。

第三句，假响应一下，以免硬件的初始化状态影响。

第四句，使能中断

这个过程，跟实时中断非常相似，就是函数名不一样而已，但实现过程是有很大差别的。这种方式下，__uart1_int函数中是可以使用全部系统服务的。

1.1.4.    异步信号的ISR和事件混合模式编程

1、  编写事件处理函数。

void uart1_event(void)

{

         While（1）

         {

                //do something

                djy_wait_evtt_pop(djy_my_evtt_id(),1,cn_timeout_forever);

}

}

2、  登记事件类型，用于异步信号处理的事件，一般设为关联型事件。

uart1_evtt = djy_evtt_regist(enum_correlative,100,0,1, uart1_event,0x1000,NULL);

3、  编写ISR服务程序，像普通C函数一样编写即可。

u32 __uart1_int(ufast_t uart_int_line)

{

}

4、  按照下列指令序列初始化中断号：

    int_evtt_connect(cn_int_line_USART1,uart1_evtt);

    int_isr_connect(cn_int_line_uart1,__uart1_int);

    int_setto_asyn_signal(cn_int_line_USART1);

    int_echo_line(cn_int_line_USART1);

    int_restore_asyn_line(cn_int_line_USART1);

第一句，把事件类型与中断号联系起来。

第二句，把ISR函数与中断号联系起来。

第三句，把中断号设为异步信号。

第四句，假响应一下，以免硬件的初始化状态影响。

第五句，使能中断。

此后，只要发生uart中断，就会先调用__uart1_int函数，然后自动弹出uart1_evtt类型的事件。可以在__uart1_int( )函数中处理比较紧急的事务，比如copy硬件缓冲区，把其他事情留给uart1_event( )做。第一次弹出事件后，uart1_event将被执行，处理完相应的事务后，将会在djy_wait_evtt_pop( )函数处阻塞，直到下一次中断的到来。

这种玩法，功能有点类似于linux的中断上半部和下半部的功能，但比linux更简洁易用。

[ 本帖最后由 djyos 于 2012-8-4 17:18 编辑 ]

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