問題：保護中斷與主程序共享的avg_data

在嵌入式系統中，中斷服務程序（ISR）和主程序（或任務）共享數據時，必須確保訪問的原子性和可見性。以下是針對該問題的具體修改步驟：

方法一：使用關中斷保護

此方法通過臨時禁用中斷來確保對共享變量的原子訪問，適用于所有平臺。

1. 添加關中斷宏

在頭文件中定義關中斷宏：

2. 修改數據讀取代碼

在 hal_get_data 函數中保護 avg_data 的讀取：

int hal_get_data() {ENTER_CRITICAL();   // 進入臨界區（關中斷）*val = avg_data;   // 安全讀取共享數據EXIT_CRITICAL();    // 退出臨界區（開中斷）return 0;
}

3. 修改中斷服務程序（ISR）

在 module_isr 中保護 avg_data 的寫入：

irqreturn_t module_isr() {ENTER_CRITICAL();avg_data = 8888;// 安全更新 avg_dataEXIT_CRITICAL();sem_give(complete);}// ...
}

注意這個做法是有風險的，在中斷處理函數中關中斷需謹慎，可能破壞中斷上下文的狀態或影響實時性詳細分析見博客

方法二：使用原子操作（需平臺支持）

如果目標平臺支持對 u16 類型的原子訪問（如ARM Cortex-M），可使用原子操作。

1. 定義原子類型

在結構體中聲明 avg_data 為原子變量：

#include <stdatomic.h>struct siliumixi {// ..._Atomic u16 avg_data; // C11原子類型// ...
};

2. 修改數據訪問代碼

• ISR中原子寫入：

  atomic_store(&chan->avg_data, calculated_value);
  

• 主程序原子讀取：

      *val = atomic_load(&chan->avg_data); // 原子讀取
  

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方法三：使用RTOS同步機制（如信號量）

在RTOS環境中，可通過信號量確保數據訪問的同步。

1. 擴展通道結構體

struct siliumixi {// ...sem_t data_sem; // 新增信號量// ...
};

2. 初始化信號量

在初始化時創建信號量：

    chan->data_sem = sem_create(1); // 初始值為1（二進制信號量）
}

3. 保護數據訪問

• ISR中釋放信號量：

  sem_take(chan->data_sem, 0);    // 獲取信號量（非阻塞）chan->avg_data = 8888;      // 更新數據aicos_sem_give(chan->data_sem);       // 釋放信號量}// ...
  }
  

• 主程序獲取信號量：

      if (sem_take(chan->data_sem, timeout) != 0)return -ETIMEDOUT;*val = chan->avg_data;}
  

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方案對比與選型建議

方案	優點	缺點	適用場景
關中斷	簡單高效，無額外資源消耗	影響中斷響應實時性	低延遲、單核嵌入式系統
原子操作	代碼簡潔，無鎖競爭	依賴平臺原子操作支持	支持C11原子類型的平臺
RTOS信號量	兼容多任務環境，靈活	增加RTOS開銷，需處理信號量超時	基于RTOS的多任務系統

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關鍵驗證點

1. 原子性測試：在高低優先級任務/中斷同時訪問時，數據是否一致。
2. 性能測試：關中斷時長是否影響其他中斷響應（使用示波器測量最壞關中斷時間）。
3. 資源占用：信號量或原子操作是否增加內存/CPU開銷。

通過上述任一方法，可有效解決共享數據 chan->avg_data 的競爭問題