MCU动态重配置,寄存器直接操作与原子性保障,在MCU动态重配置中,直接操作寄存器能实现最高实时性,但风险也最高。若操作不当被中断打断、配置值非法,可能引发系统崩溃。
寄存器直接操作的核心
操作非原子性
寄存器修改需多条指令读-改-写,若被中断打断,可能导致中间状态不一致。
特别是在修改定时器分频系数时,若中断打断导致分频值未完全写入,可能导致时钟异常。
配置值非法
写入超出硬件允许范围的寄存器值,可能导致外设失效或系统死机。
在设置ADC采样率时,若值超过外设最大频率,可能导致ADC无法工作。
状态竞争
多任务/中断并发访问寄存器,可能导致配置冲突。
一个任务修改PWM占空比,另一个中断同时修改定时器周期,导致输出波形异常。
原子操作与同步机制的实现方法
禁用中断,在修改寄存器前禁用中断,确保操作不被打断。
硬件原子指令
使用MCU提供的原子指令(如读-修改-写指令)。
ARM Cortex-M的LDREX/STREX指令,可实现原子读写。
特别是多核MCU或共享内存访问时,避免缓存一致性冲突。
分阶段切换 将复杂配置拆分为多个步骤,每步验证状态。 动态时钟切换,启用备用时钟源。等待时钟稳定通过状态寄存器标志位。切换系统时钟源。禁用原时钟源。 不过好处就是避免一次性切换导致系统失锁。
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