Dotaz: FIFO buffer v C pro AVR

[RadekXxX]

Zdravím, mám udělaný jednoduchý statický FIFO buffer C pro AVR atmel, který je pověšený na UART, funkce FifoAddByte se volá pouze v interruptu uartu na příjem bytu, funkce FifoGetByte se volá v hlavní smyčce while. Nevím proč, ale za nejakých okolností se mě rozhodí registr OfsRD a OfsWR tak, že OfsRD nemá stejnou hodnotu jako OfsWR když je buffer prázdný a pak je samozřejmě buffer nefunkční. Netušíte včem může být problém ?

typedef struct {
  word    OfsWR;   // Pozice cteni
  word    OfsRD;   // Pozice zapisu
  word    Cnt;     // Pocet ulozenych bytu
  byte *  Buf;     // Buffer
  word    BufSize; // Velikost bufferu
} Fifo_t;

word FifoGetCount (Fifo_t * Fifo){
  return Fifo->Cnt;
}

word FifoGetFree (Fifo_t * Fifo){
  return Fifo->BufSize - Fifo->Cnt;
}

byte FifoAddByte (Fifo_t * Fifo, byte Src){
  if (Fifo->Cnt >= Fifo->BufSize) return 0;
  Fifo->Buf[Fifo->OfsWR++] = Src;
  Fifo->Cnt++;
  if (Fifo->OfsWR >= Fifo->BufSize) Fifo->OfsWR = 0;
  return 1;
}

byte FifoGetByte (Fifo_t * Fifo){
  byte b;
  if (!Fifo->Cnt) return 0;
  b = Fifo->Buf[Fifo->OfsRD++];
  Fifo->Cnt--;
  if (Fifo->OfsRD >= Fifo->BufSize) Fifo->OfsRD = 0;
  return b;
}


void FifoInit (Fifo_t * Fifo, byte * Buf, word BufSize){
  Fifo->OfsRD = 0;
  Fifo->OfsWR = 0;
  Fifo->Cnt = 0;
  Fifo->BufSize = BufSize;
  Fifo->Buf = Buf;
}

Odpovědi

[TechnikTom]

Zkuste tu strukturu jako volatile. Třeba tam optimalizátor něco vyhodí z kódu, když se některá proměna změní v přerušení mimo hlavní kód.

[TechnikTom]

Navíc ty offsety jsou 16bitove, takže increment i decrement není na jednu instrukci a přerušení při příjmu znaků může přijít právě v průběhu provádění, což může být zdrojem problémů.

[RadekXxX]

Zatím to vypadá, že to funguje, díky za radu. Bytová velikost offsetů nepomohla, až volatile byla ta správná volba, nevím proč mě to nenapadlo vyzkoušet, ale hlavně jsem si myslel, že když OfsRD se upravuje pouze v hlavní smyčce a OfsWR pouze v interruptu tak, že to nebude problém, ale asi je.

[TechnikTom]

Tak to je dobře. Ale stejně pozor na tu velikost word u Cnt.

Pokud v hlavní smyčce ve funkci FifoGetBytek když provádíte Fifo->Cnt--;

přijde přerušení od příjmu zraku, tak ve funkci FifoAddByte

provedete Fifo->Cnt++; na dosud nedokončené decrementaci.

Tak buď v tu dobu zakázat přerušení nebo použít atomic.h

[TechniTom]

Koukám, že mezitím to kolega Jooky vysvětlil mnohem fundovaněji.

[[Jooky]]

V prvom rade treba vsetko, co je pristupne z prerusenia, deklarovat ako volatile. Bez toho compilator nerata, ze hodnota sa moze zmenit mimo kontext aktualneho kodu. Kompilator moze optimalizovat kod tak, ze si udaje drzi v registroch a necita udaje z pamate. Tym padom zmena z prerusenia nie je reflektovana v hlavnej slucke kodu.

Druha vec je, ze napr do "Cnt" zapisujes aj pocas prerusenia aj mimo neho. Taky kod musi byt spravne zabaleny do tzv. "ATOMIC_BLOCK". Inac povedane, funkcia FifoGetByte by mala docasne vypnut prerusenie a zapnut ho az ked su vsetky zmeny zapisane do pamate. V opacnom pripade moze nastat situacia, ze funkcia "FifoGetByte" a "FifoAddByte" sa bude prelinat a navzajom si prepisu data. Situacia, ked sa napr. nacitaju data pre if a/alebo dekrementaciu. V preruseni dojde k zmene udajov, ale k naslednemu zapisu dojde podla pred tym nacitanych dat a nie realnych .... o tomto by sa dalo dlho hovorit. Ked si pohladas "ATOMIC_BLOCK" v avr-gcc dokumentacii tak najdes hromadu roznych prikladov, preco sa to ma pouzivat.

Este co sa tyka kodu samotneho. Doproucujem pouzivat tzv. "Exact-width integer types", namiesto char/int/word/etc. ... vasina AVR procesorov je 8bit. Ak je mozne, tak je dobre drzat premene na velkosti 8bit. Vsetko vacsie znamena navyse instrukcie (spomalenie kodu), ale hlavne rozdelenie operacii na viacej krokov. Kym napr inkrementacia 8bit hodnoty bude na jeden krok (instrukciu), tak 16bit hodnota musi byt rozdelena na niekolko dalsich instrukcii. Ak pocas toho este dojde aj k preruseniu, tak je dalsi problem na svete. Nechce sa mi to teraz hladat, ale mam pocit, ze word bude 16bit, co si myslim, ze je aj tak vela na FIFO pre AVR.

"Exact-width integer types" maju format int8_t (so znamienkom), uint8_t (bez znamienka) az po 64 (8, 16, 32, 64).

[ml]

Něco podobného jsem vyřešil před řadou let a od té doby s tím nejsou žádné problémy. U mě se zapisuje do externí RAM (6C4008 = 512K x 8 bitů), ale kdybych místo funkcí zapis_znak(adresa_zapisu++) a precti_znak(adresa_cteni++) které zapisují a vyzvedávají znak volal jiné, bude to fungovat také, možná bych jen musel dát vně vymaskování vyšších bitů. S vnitřní pamětí jsem nevystačil, té je dost málo, teda pro moji potřebu. Mám to na jiném počítači, tak to sem dát teď nemůžu, ale neni to nic závratného. Problém může být, ale to už tu zaznělo dvakrát ve volatile, to jsem taky někdy řešil, ne asi v tomto, ale někdy určitě ano, jedno slovíčko a co to udělá. Buffer je dobrý volit jako mocninu dvou pak se zbavíte podmínky a ukazatele bude stačit jen vymaskovat (popravdě bych namísto podmínky použil modulo, ale když to tak počítám, na počet taktů to vyjde stejně).