Cortex（ARM）マイクロコントローラーでのWFI（割り込み待機）の最適なパターン

EFM Gekkoコントローラー（http://energymicro.com/）を使用したバッテリー駆動ソフトウェアの開発を検討しており、実行するのに役立つものがない場合はコントローラーをスリープ状態にしたいと考えています。この目的には、WFI（割り込み待ち）命令が使用されます。割り込みが発生するまでプロセッサをスリープ状態にします。

何かをどこかに格納することでスリープが行われた場合、ロード専用/ストア専用操作を使用して次のようなことができます。

  //何かが起こるとdont_sleepに2がロードされます
  //メインループを少なくとも1回繰り返します。割り込みの場合
  //次のステートメント中に2にリセットされる原因となります。
  //割り込みはその後に発生したかのように振る舞います。

  store_exclusive（load_exclusive（dont_sleep）>> 1）;

  while（！dont_sleep）
  {
    //次のステートメントとstore_exclusiveの間に割り込みが発生した場合、スリープしない
    load_exclusive（SLEEP_TRIGGER）;
    if（！dont_sleep）             
      store_exclusive（SLEEP_TRIGGER）;
  }

load_exclusive操作とstore_exclusive操作の間に割り込みが発生すると、store_exclusiveをスキップし、システムがもう一度ループを実行するようになります（割り込みがdont_sleepを設定したかどうかを確認します）。残念ながら、Gekkoはスリープモードをトリガーするために書き込みアドレスではなくWFI命令を使用します。のようなコードを書く

  if（！dont_sleep）
    WFI（）;

「if」と「wfi」の間に割り込みが発生し、dont_sleepを設定するリスクが発生しますが、wfiは先に進み、とにかく実行されます。それを防ぐための最良のパターンは何ですか？PRIMASKを1に設定して、WFIを実行する直前に割り込みがプロセッサに割り込まないようにし、すぐにクリアしますか？または、より良いトリックがありますか？

編集

私はイベントビットについて疑問に思っています。一般的な説明では、マルチプロセッサのサポートを目的としているようですが、次のようなものが機能するかどうか疑問に思っていました。

  if（dont_sleep）
    SEV（）; / *次のWFEはイベントフラグをクリアしますが、スリープはしません* /
  WFE（）;

don't_sleepを設定するすべての割り込みもSEV命令を実行する必要があるため、「if」テストの後に割り込みが発生すると、WFEはイベントフラグをクリアしますが、スリープ状態にはなりません。それは良いパラダイムのように聞こえますか？

私はそのdont_sleepことを完全には理解していませんでしたが、試すことができることの1つは、PendSVハンドラーで「メイン作業」を行い、最も低い優先度に設定することです。次に、何かが必要になるたびに、他のハンドラーからPendSVをスケジュールします。ここでそれを行う方法を参照してください（M1向けですが、M3もそれほど違いはありません）。

（おそらく以前のアプローチと一緒に）使用できる別の機能は、Sleep-on-exit機能です。有効にすると、WFIを呼び出さなくても、プロセッサは最後のISRハンドラーを終了した後にスリープ状態になります。こちらの例をご覧ください。

クリティカルセクション内に配置します。ISRは実行されないため、WFIの前にdont_sleepが変更されるリスクはありませんが、プロセッサを引き続きウェイクし、クリティカルセクションが終了するとすぐにISRが実行されます。

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

開発環境にはおそらくクリティカルセクション機能がありますが、おおよそ次のようになります。

EnterCriticalSectionは次のとおりです。

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

ExitCriticalSectionは次のとおりです。

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

あなたの考えは素晴らしいです、これはまさにLinuxが実装するものです。こちらをご覧ください。

割り込みが無効になっている場合でもWFIが機能する理由を明確にするための、上記のディスカッションスレッドからの有用な引用：

次の割り込みまでアイドル状態にする場合は、準備を行う必要があります。その準備中に、割り込みがアクティブになる場合があります。このような割り込みは、探しているウェイクアップイベントである可能性があります。

コードがどれほど優れていても、割り込みを無効にしないと、スリープの準備と実際のスリープの間に常に競合が発生し、ウェイクアップイベントが失われます。

これが、コアCPU（CPSR Iビット）でマスクされていても、認識しているすべてのARM CPUが起動する理由です。

それ以外の場合は、アイドルモードの使用を忘れてください。

仮定して：

1. メインスレッドはバックグラウンドタスクを実行します
2. 割り込みは優先度の高いタスクのみを実行し、バックグラウンドタスクは実行しません
3. メインスレッドはいつでも中断できます（通常は割り込みをマスクしません）

次に、解決策は、PRIMASKを使用して、フラグ検証とWFIの間の割り込みをブロックすることです。

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

終了モードでのスリープはどうですか？これは、IRQハンドラが終了するたびに自動的にスリープ状態になるため、設定後に「通常モード」が実行されることはありません。IRQが発生し、起動してハンドラーを実行し、スリープ状態に戻ります。WFIは必要ありません。