Критическия секция, оцените и выскажите своё мнение Опции

[xelax]

sam7x + arm-elf-gcc
Решил этот вопрос вынести в отдельную тему.
По совету Сергея Борща переделал критические секция из FreeRTOS для себя.

Так как переделовать пришлось код на асме, а в асме я позорно слаб, поэтому просьба покритиковать если что.

На какие вещи опирался.
Сделал дизасм своего проекта и увидел, что переменная переданная в функцию в конечном счёте оказывается в R0 до выполнения кода функции. Поэтому значение CSPR регистра я сохраняю и соответсвенно восстанавливаю по адресу хранящемуся в R0.

И ещё меня смущает одна вещь, собрал проект с оптимизацией -Os. Естественно никакой передачи параметров в функцию нет, но указатель на переменную всё равно оказался в R0
Но в тоже время я вижу что SP и R0 имеют всегда одинаковое значение до начала выполнения тела функции.

Верно ли моё наблюдение про R0. И если верно ли оно для оптимизированного кода.

хидерник

Код

typedef  uint32_t atomic_t;

void StartAtomic(atomic_t volatile *pAtomic);

void EndAtomic(atomic_t volatile *pAtomic);

#define ATOMIC_SECTION_ENTER  {volatile atomic_t __atomic; StartAtomic(&__atomic);
#define ATOMIC_SECTION_LEAVE  EndAtomic(&__atomic);}

сишник

Код

void StartAtomic(atomic_t volatile *pAtomic)
{  

  /* Disable interrupts as per portDISABLE_INTERRUPTS();                             */
    asm volatile (
        "STMDB    SP!, {R1}            \n\t"    /* Push R1.                                */
        "MRS    R1, CPSR            \n\t"    /* Get CPSR.                            */
        "STR    R1, [R0]                          \n\t"
        "ORR    R1, R1, #0xC0             \n\t"    /* Disable IRQ, FIQ.                    */
        "MSR    CPSR, R1            \n\t"    /* Write back modified value.            */
        "LDMIA    SP!, {R1}" );                /* Pop R1.                                */
}

void EndAtomic(atomic_t volatile *pAtomic)
{
  asm volatile (
                "STMDB    SP!, {R1}        \n\t"    /* Push R1.                        */    
                "LDR    R1, [R0]                   \n\t"                        
                "MSR    CPSR, R1        \n\t"    /* Write back modified value.    */    
                "LDMIA    SP!, {R1}" );            /* Pop R1.                        */
}

З.Ы. Работает уже почти час. Пока живёт.

Сообщение отредактировал xelax - Dec 12 2007, 12:15

[Сергей Борщ]

А почему бы не попросить StartAtomic возвращать предыдущее значение CPSR вместо запоминания его? И при выходе передавать не адрес, а само значение. Согласно APCS (ARM Procedure Call Standart), значение интегрального типа возвращается в R0. К тому же функция должна сохранять только R4-R11, а R1 можно не сохранять.

Код

typedef  uint32_t atomic_t;
atomic_t volatile void StartAtomic();
void EndAtomic(atomic_t volatile Atomic);
#define ATOMIC_SECTION_ENTER  {volatile atomic_t __atomic = StartAtomic();
#define ATOMIC_SECTION_LEAVE  EndAtomic(__atomic);}

сишник

Код

atomic_t volatile StartAtomic()
{  

  /* Disable interrupts as per portDISABLE_INTERRUPTS();                             */
    asm volatile (
        "STMDB    SP!, {R1}            \n\t"    /* Push R1.                                */
        "MRS    R0, CPSR            \n\t"    /* Get CPSR.                            */
        "ORR    R1, R0, #0xC0             \n\t"    /* Disable IRQ, FIQ.                    */
        "MSR    CPSR, R1            \n\t"    /* Write back modified value.            */
        "LDMIA    SP!, {R1}" );                /* Pop R1.                                */
}

void EndAtomic(atomic_t volatile Atomic)
{
  asm volatile (
                "STMDB    SP!, {R1}        \n\t"    /* Push R1.                        */    
                "MSR    CPSR, R1        \n\t"    /* Write back modified value.    */    
                "LDMIA    SP!, {R1}" );            /* Pop R1.                        */
}

Только замечу, что этот код портит все остальные флаги в CPSR, может вылезти в любой момент. Надо бы в сохраненном значении маскировать все флаги. Подумать, чтобы при выходе одной командой AND включались только нужные прерывания.

[xelax]

А почему бы не попросить StartAtomic возвращать предыдущее значение CPSR вместо запоминания его? И при выходе передавать не адрес, а само значение. Согласно APCS (ARM Procedure Call Standart), значение интегрального типа возвращается в R0. К тому же функция должна сохранять только R4-R11, а R1 можно не сохранять.

Не понял, зачем мне R4-R11 в стек сохранять, если я к ним не обращаюсь???

А по поводу возвращения из функции тоже не понятно. Что в return указывать?

Только замечу, что этот код портит все остальные флаги в CPSR, может вылезти в любой момент. Надо бы в сохраненном значении маскировать все флаги. Подумать, чтобы при выходе одной командой AND включались только нужные прерывания.

Согласен, надо исправить.

[xelax]

Не понял, зачем мне R4-R11 в стек сохранять, если я к ним не обращаюсь???

А по поводу возвращения из функции тоже не понятно. Что в return указывать?
Согласен, надо исправить.

2 Сергей Борщ. Спасибо за документик . Теперь понятно. То что переменная лежит в R0. Это стандарт.
Зачем сохранять R4-11 тоже понятно . Но в моём случае смысла не вижу.

[Сергей Борщ]

Не понял, зачем мне R4-R11 в стек сохранять, если я к ним не обращаюсь???

Это я к тому, что R1 сохранять не нужно.

А по поводу возвращения из функции тоже не понятно. Что в return указывать?

Хороший вопрос. Я не изучал еще его инлайн-ассемблер, не знаю как сказать, что результат в R0. Если бы это был WinAVR, я бы написал что-то вроде

Код

inline static atomic_t volatile StartAtomic()
{
    register  atomic_t result asm ("r0");
    asm volatile (
        "MRS    R0, CPSR            \n\t"    /* Get CPSR.                            */
        "ORR    R1, R0, #0xC0             \n\t"    /* Disable IRQ, FIQ.                    */
        "MSR    CPSR, R1            \n\t"    /* Write back modified value.            */
    :"=r" (result)
    :
    :R1
    );
    return result;
}

Ха, а там есть где развернуться: ARM GCC Inline Assembler Cookbook
тогда

Код

inline static atomic_t volatile StartAtomic()
{
    asm volatile (
        "MRS    %0, CPSR            \n\t"
        "ORR    %1, %0, #0xC0             \n\t"
        "MSR    CPSR, %1            \n\t"
        "ORR    %0, %0, #0xFFFFFF3F         \n\t"  // mask all, but int bits
    :"=r" (result)
    :
    :"r"
    );
    return result;
}
inline static void EndAtomic(atomic_t volatile Atomic)
{
  asm volatile (
        "MRS    %1, CPSR            \n\t"
        "AND    %1, %1, %0            \n\t"
        "MSR    CPSR, %1            \n\t"
    :
    :"=r" (Atomic)
    :"r"
    );
}

Кажется так...

По документику - только сейчас обратил внимание, что это стандарт на вызовы ARM<->THUMB (ATPCS). Для ARM<->ARM есть свой стандарт APCS, для THUMB<->THUMB - TPCS. Они описаны тут: ARM Software Development Toolkit. Reference Guide

[xelax]

К стати при оптимизации -Os, в R1 не замечал, а вот в R2 что-то хранилось, хотя по стандарту не должно.

[Сергей Борщ]

К стати при оптимизации -Os, в R1 не замечал, а вот в R2 что-то хранилось, хотя по стандарту не должно.

В любом случае в последних вариантах мы указываем clobber register, а компилятор сам выберет, какой сейчас свободный и использует его, а если свободного нет - сам сохранит какой-нибудь на стеке.

[Alex03]

По поводу масок флагов вы перемудрили. В ARM всё уже есть.
вместо

Код

MSR    cpsr, Rx

пользуйте

Код

MSR    cpsr_c, Rx

[Сергей Борщ]

По поводу масок флагов вы перемудрили.

Точно! И вообще можно все переписать, максимально уменьшив асм:

Код

typedef  uint32_t status_reg_t;

inline static status_reg_t get_cpsr()
{
    asm volatile (
        "MRS    %0, cpsr"
        :"=r" (cpsr_value)
        :
    );
    return cpsr_value;
}
inline static set_cpsr_c(status_reg_t cpsr_value)
{
    asm volatile (
        "MSR    cpsr_c, %0"
        :
        :"r" (cpsr_value)
    );
}

inline static status_reg_t StartAtomic()
{
    status_reg_t CPSR = get_cpsr();
    status_reg_t Tmp = CPSR;
    do    // Atmel Application Note Rev. 1156A–08/98
    {
            set_cpsr_c(Tmp | 0xC0);   // disable IRQ, FIQ
    }
    while (!((Tmp = get_cpsr()) & 0xC0));
}
inline static void EndAtomic(status_reg_t cpsr_value)
{
    set_cpsr_c(cpsr_value);
}

#define ATOMIC_SECTION_ENTER  {volatile status_reg_t cpsr = StartAtomic();
#define ATOMIC_SECTION_LEAVE  EndAtomic(cpsr);}