通信接口互斥设计

在嵌入式软件中,常用的通信接口例如SPI、I2C、UART等,在MCU与外设的通信过程中,需要确保通信时序不被打断,否则会造成某些不可预料的通信异常问题。

举个例子:

MCU需要发送0xAABB指令操作外设

  • 当MCU发送了0xAA后被打断,转而执行其他代码,0xBB未能及时发送,这样一个指令被拆成了两部分,在有时钟信号的通信模块中,可能问题不大,但是如果没有时钟,外设会发生什么异常就不可而知了。

  • 当MCU发送了0xAA后被打断,转而执行其他代码,然而此代码也是给当前外设发送0xAABB指令,那么外设收到的指令就变成了0xAAAABBBB。在这种情况下,外设如何处理呢,是报错还是能正确的执行一次通信呢?

那么,常见的通信场景有哪些,并且需要注意的呢?

  1. 软件初始化过程中通信

软件初始化时,通常需要对外设进行初始化,并且会进行一些查询或者特定的设置操作,此时就要用到通信模块了。

在初始化过程中,命令一般是无法响应的,并且定时任务还未启动,所以此时只需要考虑中断函数的影响。在大多数情况下,我们认为初始化过程中,软件是不需要响应外界的,因此正确的做法一般是:

  • 初始化开始

  • 锁中断

  • 初始化外设

  • 解锁中断

  • 初始化结束

  1. 命令交互过程中通信

在软件中通常会设计一套对外通信接口协议,如果存在接口需要对外设进行读写,那么需要考虑互斥问题。

如果存在中断函数对同样的外设进行操作,需要在命令处理函数中,进行锁中断操作;

如果存在定时任务对同样的外设进行操作,需要分两种情况考虑:

  • 当定时任务与命令交互的执行逻辑是一个串行流程时,不存在互斥问题;

  • 当定时任务是操作系统中的一个线程,并且线程的优先级高于命令处理,则存在互斥问题,需要考虑场景:当命令中访问外设时,被定时任务打断,需要使用信号量进行互斥处理。

  1. 定时任务中通信

定时任务的设计逻辑与第二点中的命令交互类似,可以合并考虑。

如果存在中断函数对同样的外设进行操作,需要在定时任务中,进行锁中断操作;

如果存在命令对同样的外设进行操作,需要分两种情况考虑:

  • 当命令与定时任务交互的执行逻辑是一个串行流程时,不存在互斥问题;

  • 当命令处理是操作系统中的一个线程,并且线程的优先级高于定时任务,则存在互斥问题,需要考虑场景:当定时任务中访问外设时,被命令处理打断,需要使用信号量进行互斥处理。

  1. 中断函数中通信

中断函数一般是优先级最高的,不需要考虑被其他普通场景打断。但是需要考虑一种特殊场景,那就是被更高优先级的中断打断,一般来说,不推荐做这种中断设计,因此不考虑。

  1. Tips:关于锁中断

锁中断是一个高危操作,有可能会导致中断函数不能及时执行,更严重的甚至会丢中断,因此需要结合软件的业务特点整体设计考虑,是否能锁中断,以及应该在哪里锁中断!

相关推荐
剑之所向4 小时前
MCU开机按键,怎么避免抖动造成的开机
数据库·单片机·mongodb
钟佩颖7 小时前
STM32
stm32·单片机·嵌入式硬件
平凡灵感码头7 小时前
天天在用的芯片:78L05 电源稳压器详解
单片机·嵌入式硬件
恶魔泡泡糖8 小时前
51单片机动态数码管应用2
单片机·嵌入式硬件·51单片机
mastercoder--8 小时前
速通51单片机————数码管显示与模块化编程
单片机·嵌入式硬件·51单片机
LCG米10 小时前
嵌入式Python开发:MicroPython在物联网硬件上的实战应用案例
python·单片机·物联网
云山工作室10 小时前
基于zigbee的广告牌安全监测系统设计与实现(论文+源码)
单片机·毕业设计·毕设
DIY机器人工房10 小时前
简单理解:为什么错误计数器一般要选 uint32_t 类型?
stm32·单片机·嵌入式硬件·嵌入式·diy机器人工房
上大科技蔡生10 小时前
CS5567:具有宽占空比范围的60V同步降压DCDC控制器
单片机·嵌入式硬件·fpga开发·dcdc
lingzhilab11 小时前
零知IDE——基于STM32F103RBT6的PAJ7620U2手势控制WS2812 RGB灯带系统
stm32·单片机·嵌入式硬件