本文主要是介绍基于单片机的临界区代码保护方法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
定义
临界区指的是一个访问共用资源（例如：共用设备或是共用存储器）的程序片段，而这些共用资源又无法同时被多个线程访问的特性。
锁
- 死锁
是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
触发条件：
1、互斥条件：线程对资源的访问是排他性的，如果一个线程对占用了某资源，那么其他线程必须处于等待状态，直到资源被释放。
2、请求和保持条件：线程T1至少已经保持了一个资源R1占用,但又提出对另一个资源R2请求，而此时，资源R2被其他线程T2占用，于是该线程T1也必须等待，但又对自己保持的资源R1不释放。
3、不剥夺条件：线程已获得的资源，在未使用完之前，不能被其他线程剥夺，只能在使用完以后由自己释放。
4、环路等待条件：在死锁发生时，必然存在一个“进程-资源环形链”，即：{p0,p1,p2,…pn},进程p0（或线程）等待p1占用的资源，p1等待p2占用的资源，pn等待p0占用的资源。（最直观的理解是，p0等待p1占用的资源，而p1而在等待p0占用的资源，于是两个进程就相互等待） - 活锁
活锁指的是任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试—失败—尝试—失败的过程。处于活锁的实体是在不断的改变状态，活锁有可能自行解开。尽管这个问题不会阻塞线程，但是程序也无法继续执行。活锁通常发生在处理事务消息的应用程序中，如果不能成功处理这个事务那么事务将回滚整个操作。解决活锁的办法是在每次重复执行的时候引入随机机制，这样由于出现的可能性不同使得程序可以继续执行其他的任务。
临界区保护方法有四种
（1）第一种方法：直接利用开启或者关闭中断的语句来控制。
比如：
#define _DINT() disable_interrupt() // 关闭中断
#define _EINT() enable_interrupt() // 打开中断
优点：简单，执行速度快（只有一条指令），在临界保护操作频繁的场合优势突出。
缺点：存在一个隐患：如果在A函数的临界代码区调用了另一个函数B，B函数内也有临界代码区，从B函数返回时，中断被打开了。这将造成A函数后续代码失去临界保护。
所以：使用该方法时，不能再临界代码区调用任何其他包含有临界区代码的函数。
（2）第二种方法：嵌入式通用的做法
关中断前将总中断允许控制位状态所在的寄存器压入堆栈保存起来，然后再关中断保护临界区代码，之后根据堆栈内保存的控制字决定是否开启中断。在临界代码执行完毕之后，将中断允许状态将恢复到进入临界区之前的状态。
（3）第三种方法：
关中断前将总中断允许控制位状态保存到一个变量里，然后再关中断保护临界代码，之后根据保存的控制字决定是否恢复中断。
这样做，同样可以实现退出临界区时恢复进入前的中断允许状态。
缺点：每一段临界代码都要额外耗费两个字节的存储空间。
void EnterCritical(unsigned int *SR_Val)
{
*SR_Val = _get_SR_register(); // 保存中断状态
_DINT()； // 禁止中断，进入临界区。这里要考虑：进入临界区之前是什么状态，如果本来就是禁止中断的呢？
}
void ExitCritical(unsigned int * SR_Val)
{
if(*SR_Val & GIE) // 判断进入临界区前的状态，如果是使能中断的状态，则开启中断。
_EINT();
}
用上面的EnterCritical()函数替换进入临界代码前_DINT()语句，用ExitCritical()函数替换退出临界代码时的_EINT()语句，即可以保证中断状态的正确恢复。
void Function_A(void)
{
unsigned int GIE_Val;
…
EnterCritical(&GIE_Val); // 进入临界代码区，保存当前中断状态在GIE_Val变量中；
…
… // 临界区代码
ExitCritical(&GIE_Val); // 退出临界区，并根据GIE_Val变量决定是否开中断；
…
}
（4）第四种方法：用软件模拟堆栈行为。
将进入临界代码的次数和退出临界代码的次数进行统计，如果各临界代码之间有调用关系，则只是对最外层的临界代码区进行中断开关操作。
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unsigned int SR_Val;
unsigned char DINT_Count = 0;
void EnterCritical(unsigned int *SR_Val)
{
if(DINT_Count == 0) // 只对最外层进行操作
{
*SR_Val = _get_SR_register(); // 保存中断状态
_DINT()； // 禁止中断，进入临界区。这里要考虑：进入临界区之前是什么状态，如果本来就是禁止中断的呢？
}
DINT_Count ++;
}
void ExitCritical(unsigned int * SR_Val)
{
DINT_Count --;
if((DINT_Count == 0)&&(*SR_Val & GIE)) // 只对最外层操作，判断进入临界区前的状态，如果是使能中断的状态，则开启中断。_EINT();
}
这篇关于基于单片机的临界区代码保护方法的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
