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简约式网站著名网页设计师及作品

wzjs 2025/9/15 15:10:34

简约式网站,著名网页设计师及作品,建设商务网站目的,手机网站的推广单片机主循环与中断资源访问冲突案例分析在嵌入式系统中，主循环（Main Loop）和中断服务程序（ISR）共享资源时，如果处理不当，会引发竞态条件（Race Condition）或数据不一致…

单片机主循环与中断资源访问冲突案例分析

在嵌入式系统中，主循环（Main Loop）和中断服务程序（ISR）共享资源时，如果处理不当，会引发竞态条件（Race Condition）或数据不一致问题。下面通过几个典型案例进行说明：

案例1：共享变量访问冲突

场景描述：

主循环：周期性读取传感器数据并计算平均值
定时器中断：每10ms更新一次传感器原始数据

冲突代码示例：

uint16_t sensorData;  // 共享资源// 主循环
void main(void) {uint32_t sum = 0;uint8_t count = 0;while(1) {sum += sensorData;  // ① 读取共享变量count++;if(count >= 100) {printf("Average: %lu\n", sum / count);sum = 0;count = 0;}}
}// 定时器中断服务程序
void TIMER_ISR(void) {sensorData = ReadSensor();  // ② 更新共享变量
}

冲突原因：

当主循环执行①行读取sensorData时，可能被②行的中断打断
若中断更新了sensorData，主循环可能读取到部分更新的数据
导致计算的平均值不准确

解决方案：

uint16_t sensorData;
bool dataUpdated = false;// 主循环
void main(void) {uint32_t sum = 0;uint8_t count = 0;while(1) {uint16_t localData;__disable_irq();           // 关中断if(dataUpdated) {localData = sensorData;dataUpdated = false;}__enable_irq();            // 开中断if(!dataUpdated) {sum += localData;count++;// ...}}
}// 定时器中断服务程序
void TIMER_ISR(void) {sensorData = ReadSensor();dataUpdated = true;
}

案例2：缓冲区访问冲突

场景描述：

主循环：处理串口接收缓冲区数据
串口中断：将接收到的字节存入缓冲区

冲突代码示例：

#define BUFFER_SIZE 16
uint8_t rxBuffer[BUFFER_SIZE];
uint8_t bufferHead = 0;
uint8_t bufferTail = 0;// 主循环
void main(void) {while(1) {if(bufferHead != bufferTail) {  // ① 检查缓冲区是否有数据uint8_t data = rxBuffer[bufferTail];  // ② 读取数据bufferTail = (bufferTail + 1) % BUFFER_SIZE;  // ③ 更新尾指针ProcessData(data);}}
}// 串口接收中断
void UART_RX_ISR(void) {uint8_t data = UART_Read();rxBuffer[bufferHead] = data;  // ④ 写入数据bufferHead = (bufferHead + 1) % BUFFER_SIZE;  // ⑤ 更新头指针
}

冲突原因：

当主循环执行①-③行操作时，可能被④-⑤行的中断打断
若中断更新了bufferHead，主循环可能误判缓冲区状态
导致数据丢失或缓冲区溢出

解决方案：

#define BUFFER_SIZE 16
uint8_t rxBuffer[BUFFER_SIZE];
uint8_t bufferHead = 0;
uint8_t bufferTail = 0;// 主循环
void main(void) {while(1) {uint8_t localHead;__disable_irq();localHead = bufferHead;__enable_irq();if(localHead != bufferTail) {uint8_t data = rxBuffer[bufferTail];__disable_irq();bufferTail = (bufferTail + 1) % BUFFER_SIZE;__enable_irq();ProcessData(data);}}
}// 串口接收中断
void UART_RX_ISR(void) {uint8_t data = UART_Read();uint8_t nextHead = (bufferHead + 1) % BUFFER_SIZE;if(nextHead != bufferTail) {  // 检查缓冲区是否已满rxBuffer[bufferHead] = data;bufferHead = nextHead;} else {HandleBufferOverflow();}
}

案例3：外设操作冲突

场景描述：

主循环：配置SPI接口并发送数据到Flash
定时器中断：周期性采集ADC数据并通过SPI发送到外部设备

冲突代码示例：

// 主循环
void main(void) {while(1) {SPI_Configure(SPI_MODE_FLASH);  // ① 配置SPI为Flash模式SPI_Write(flashData, FLASH_SIZE);  // ② 发送数据到Flash// ...}
}// 定时器中断
void TIMER_ISR(void) {uint16_t adcData = ADC_Read();SPI_Configure(SPI_MODE_SENSOR);  // ③ 配置SPI为传感器模式SPI_Write(&adcData, 2);  // ④ 发送ADC数据
}

冲突原因：

主循环执行①-②行时，可能被③-④行的中断打断
中断修改了SPI配置，导致主循环发送的数据格式错误
造成Flash写入失败或数据传输错误

解决方案：

bool spiBusy = false;// 主循环
void main(void) {while(1) {if(!spiBusy) {spiBusy = true;SPI_Configure(SPI_MODE_FLASH);SPI_Write(flashData, FLASH_SIZE);spiBusy = false;}}
}// 定时器中断
void TIMER_ISR(void) {if(!spiBusy) {uint16_t adcData = ADC_Read();spiBusy = true;SPI_Configure(SPI_MODE_SENSOR);SPI_Write(&adcData, 2);spiBusy = false;}
}