中断调试

断点

嵌入式系统的中断程序一般处理的是实时性非常高的任务，断点对中断调试几乎没有用处。

中断调试准则

• 降低ISR的复杂度（10-20行）
  • 充分利用前后台架构
• 进行肉眼调试

可重入性

在中断执行后例程没有变化，可以安全的并行执行，可重入的代码需满足以下条件

• 原子性使用所有共享变量，除非都被特别分配
• 不调用不可重入函数
• 不进行IO调用

递归函数一定是可重入的。

原子变量

对原子变量的操作是不可分割（中断）的。

• mov ax,bx
• temp=foobar; temp+=1; foobar=temp;
• foobar+=1

以上三种操作中第一句是原子的，第二句不是。

第三句需要看对应的汇编指令：

• mov ax,[foobar]; inc ax; mov [foobar] ax
• inc [foobar]
• lock inc [foobar]

其中第三种是原子式的

保持可重入性

保持可重入性有以下的手段

• 去除共享变量，使用局部变量或动态分配的变量
• 屏蔽中断（临界区）
• 信号量

异步

int timer_hi;
interrupt timer(){
	++timer_hi;
}

long timer_read(void){
	unsigned int low, high;
	low=inword(hardware_reg); //通过硬件获取低16位时间
	high=timer_hi;	//通过软件获取高16位时间
	return (high<<16+low);
}

以上代码存在问题。

假设高位为0，低位为0xffff，在计算完low（0xffff）后时钟触发ISR操作，硬件存储的部分+1溢出触发timer()，导致high变为1，得到0x1ffff的错误结果。

解决方案：

• 屏蔽计时器中断，可能导致时钟的延迟与准确性
• 采取验证：首先读取高位，再读取硬件，再读取高位。如果高位值不变则可以返回；否则重新执行上述三步。
  • 优点：保证准确性
  • 缺点：高实时环境下可能需要反复很长时间，具有不确定的执行时间
• 屏蔽中断

long timer_read(void){
	unsigned int low, high;
	push_interrupt_state;
	disable_interrupts;
	low=inword(hardware_reg);
	high=timer_hi;
	if(inword(timer_overflow)){
		++high;
		low=inword(hardware_reg);
	}
	pop_interrupt_state;
	return ((ulong)high<<16+(ulong)low);
}

总线

总线包含：

• 一系列缆线
• 对应的通信协议

总线协议

• 通过状态机描述
• 包含异步逻辑行为

多总线结构

• 慢设备共用一条总线
• 快设备各自使用总线
• 使用桥接器连接多个总线
  • 北桥芯片离CPU较近，连内存、显卡等高速设备
  • 南桥芯片离CPU较远，连鼠标、键盘等低速设备

常见的总线协议