在C中等待中断的有效方法

Question

我在树莓派上使用 WiringPi。有了它，我分配了一个稍后调用的中断函数。我不确定在等待中断被调用时该怎么做。

示例使用（自旋锁？）for (;;) 例如

int main()
{
    // register interrupt
    wiringPiISR( 18, INT_EDGE_BOTH, &myInterrupt );

    for (;;) {
        // really?
    }
    return 0;
}

我注意到sleep 也有效。无论睡眠如何，都会调用中断

int main() 
{
    // register interrupt
    wiringPiISR( 18, INT_EDGE_BOTH, &myInterrupt );

    for (;;) {
        sleep(1000000);
    }
    return 0;
}

什么是保持程序运行的最佳实践，使用最少的资源（例如，如果这是用于后台恶魔）？

来自其他语言，我原以为for(;;) 会占用资源。我想知道该做什么或做什么的指针（线程等）。

Answer 1

我最近不得不这样做。我的理论是KISS。 sleep 根据定义编写为使用最少的资源 - 使用它意味着我不必关心线程。

在原始 Raspberry Pi B 上简单、可读且没有可衡量的性能：

int main() 
{
    // register interrupt
    wiringPiISR( 18, INT_EDGE_BOTH, &myInterrupt );

    for (;;) {
        sleep(UINT_MAX);
    }
    return 0;
}

注意使用 UINT_MAX 来最小化 for 循环调用的次数 - 这假设一个无符号的 32 位定时器延迟，这是 WiringPi 使用的。

Answer 2

WiringPi 设置一个单独的线程并从该线程调用您的 isr 函数。

然后您可以使用 pthread 条件变量来阻塞另一个线程，在本例中为 main()，并让 isr 函数在中断发生时将其唤醒。

#include <pthread.h>

pthread_cond_t isr_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t isr_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
unsigned int isr_count = 0;

void myInterrupt(void)
{
    pthread_mutex_lock(&isr_mtx);
    isr_count++;
    pthread_cond_signal(&isr_cond);    
    pthread_mutex_unlock(&isr_mtx);

}

int main() 
{
    // register interrupt
    wiringPiISR( 18, INT_EDGE_BOTH, &myInterrupt );

    for (;;) {
       pthread_mutex_lock(&isr_mtx);
       while (isr_count == 0) {
          pthread_cond_wait(&isr_cond, &isr_mtx);
       }
       //add logic here to handle the ISR, isr_count
       //tells you how many ISRs occured.
       //heavy work should be moved outside the mutex.

      isr_count = 0;
      pthread_mutex_unlock(&isr_mtx);
    }

    return 0;
}

您需要使用-pthread 标志编译和链接您的代码。

Answer 3

您也可以使用semaphore。 sem_post()must be async-signal-safe:

#include <semaphore.h>

static sem_t staticSem;

void myInterupt( void )
{
    sem_post( &staticSem );
}

int main() 
{
    sem_init( &staticSem, 0, 0 );

    // register interrupt
    wiringPiISR( 18, INT_EDGE_BOTH, &myInterrupt );

    for (;;) {
        sem_wait( &staticSem );
        ...
    }
    return 0;
}

不包括错误检查和处理来自sem_wait() 的潜在虚假唤醒。

Answer 4

这取决于您是否需要用户级别的通知。那么有一些情况：

1) '我根本不需要通知，因为我在中断状态下做所有事情'。好的，使用长的 Sleep() 循环在 main() 中等待，或者 Sleep(INFINITE) 如果可用，或者等待一些从未发出信号的同步对象，或者循环一些“设置低功耗状态”或“HALT”指令。这消除了从用户状态执行的需要，只是让您的处理器等待中断。

2) '我需要用户状态的通知，但我不关心延迟'。好的，从中断状态设置一些原子 int 或布尔值，并从需要注意可能发生中断的任何 main() 或线程轮询它。这样的轮询可能很浪费并且响应缓慢，但是如果您不需要关心您的应用程序，那很好:)

3) '我需要尽快通知用户状态'。实现这种信号的“经典”方式是让处理程序线程在信号量上等待，从中断处理程序发出信号量并“指示”操作系统它必须在中断处理程序结束后立即执行重新调度。所以使等待线程准备好/运行。其他信号机制，例如。 events/condvars，也可以安全地从中断状态发出信号，但您应该检查您的操作系统文档。

我不能做什么？你不能，和/或不能调用任何可能试图阻塞的中断状态。那是灾难性的，您的操作系统可能会严重崩溃:(

Answer 5

我不确定 WiringPi，但在完成任务后，使用等待由您的中断处理程序 signal领导的 pthread_cond_t 怎么样？

This 是一个参考。

Answer 6

我会（和do，在嵌入编码时）宁愿使用自旋锁while(1) ;。它直截了当并表达了意图 - 永远不要超过这一点。

睡眠不仅有过期时间，这可能不是马上的问题，但多年后就会成为问题。它还必须执行一些计算才能实际计算时间。

这是英特尔酷睿 i3-4330TE 上 sleep(0xFFFFFFFF); 的比较：

        .file   "test.c"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
        movl    $-1, %edi
        movl    $0, %eax
        call    sleep
        movl    $0, %eax
        popq    %rbp
        .cfi_def_cfa 7, 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE0:
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (Debian 4.9.2-10) 4.9.2"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

和while(1); 方法：

        .file   "test.c"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
.L2:
        jmp     .L2
        .cfi_endproc
.LFE0:
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (Debian 4.9.2-10) 4.9.2"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

如果不跟踪时间，工作量就会减少。在 ISR 到达之前，我不确定 linux 调度程序是否可以识别这种模式。

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话虽如此，“使用最少的资源保持程序运行”的正确方法是查看处理器提供的the sleep modes (page 2-14 or 36)。