克薩語翻譯 

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; Reentrant Stack Initilization
; The following EQU statements define the stack pointer for
; reentrant functions and initialized it:
;
IBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if SMALL model is used.
IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1   ; set to highest location+1.
;
XBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if LARGE model is used.
XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1.
;
PBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if COMPACT model is used.
PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1.
;==============================================================

具體資料可以參考 Keil C51 Application Notes 129: Function Pointers in C51

接著我們來看一下該如何解決本來 reentrant 函數被 Keil C51 釀成 non-reentrant 的問題呢?

一般常見的方法有以下二種:

若何將 non-reentrant function 改為 reentrant

  1. 將靜態 (或全域) 變數, 改為利用區域變數.
  2. 需要將暫存的資料回傳給呼喚者時翻譯社
    • 應改成由呼叫者供應回傳所需的暫存區 (所以函數的原型介面會有所更動翻譯社 可以對比標準函數庫 strtok()翻譯社 strtok_r() 的差別).
    • 若是呼喚者用 malloc() 動態獲得暫存區, 也要記得 free().
    • 若是函數的原型介面不成以被更動, 也能夠將 malloc() 改由函數自己來呼喚, 但如許子程式會變得不容易維護. 首要是因為呼叫 malloc() 和 free() 在分歧一個函數內, 輕易犯錯而造成 memory leak, 故非不得已不建議採用.
  3. 真的有難題時 (只有 library, 沒有 source code), 請改用雷同 thread-safe wrapper 的方法來避免産生 reentrancy: 重寫另外一個函數來取代它, 內容為制止中止 (是間斷不是 mutex); 呼叫該函數; 掏出回傳資料; 復原間斷的原先設定. (要注意:是復原中止的本來設定而不是啟用中斷; 可能會有其他負感化)

為什麼 Keil C51 預設是 non-reentrant

另外要注意不要把 reentrant 和 thread-safe 搞混了. 兩者狀態近似, 但講的是不同的概念. 請參考: 可重入與履行緒平安 (reentrant vs thread-safe) Part1

在此先來了解一下 reentrant 的界說, Wiki 網站上給 reentrancy 下的界說是

意思是 reentrant function 可以在執行傍邊被中斷, 而且在前一次被調用 (invocation) 履行竣事之前, 可以平安的再被呼喚. 我想這裡所謂的安全的再被呼喚應該是指產出的執行成效和沒有被中斷完全一致而且也不會附帶產生任何不預期的了局. Wiki 還說這個問題原始是起因於在單一履行緒的程式環境中 (意即:沒有使用 OS; 或不是多工環境; 或只有單一個履行緒和這個 ISR 相幹), 程式的履行可能隨時被硬體中斷 (hardware interrupt) 打斷, 然後跳到間斷服務程式 (ISR) 執行. 是以 ISR 當中利用的任何副程式只要主程式中也有利用話都會激發 reentrant 問題. (換句話說, 任何 ISR 和主程式共用的副程式都會引發 reentrant 問題)

我們由下表可以看出三種記憶體模子的函數參數及主動變數和預設全部變數都被放在相同的記憶體區間, 而且除了 SMALL MODEL 是仍然是放在內部記憶體 (data) 以外翻譯社 COMPACT MODEL 及 LARGE MODEL 都是放在外部記憶體 (pdata, xdata).

Keil C51 和標準 C 首要的差異

  • 不克不及持有靜態 (或全域) 十分數資料.
  • 不行修改本身的程式碼 (會影響自己下一次呼叫時的行為)
  • 不成呼叫不可重入 non-reentrant 的函數

此中第一項是因為這二種資料經由編譯及保持之後都會佔用在 "固定位址" 上 (相對的主動變數應當要利用堆疊區, 不見得每次履行時都利用同樣的位址), 一旦産生 "中斷-再進入"翻譯社 這些資料將沒法被保證和中斷前一致. 是以這也意味著, 不克不及用靜態 (或全域) 變數回傳資料給呼喚者.

回到主題, 萬國翻譯公司們知道 8051 的 SP (Stack Pointer register) 只有 8 Bits 大小 (只能紀錄 256 個地址翻譯社 意思是: stack 區最大只能是 256 bytes). 而現實上 8051 CPU 在不擴充外部記憶體的環境下, 內部只有 128 byte 記憶體可用. 若是再扣除 Register Bank0 ~ Bank3 (32Bytes)翻譯社 還有 Bit Addressable Area (16Bytes)翻譯社 就只剩 80 Bytes 可用 (128-32-16=80). 而 8052 CPU 則略微好一點翻譯社 又多了 128 Bytes 可用, 然則 208 (80+128) Bytes 幾近已是上限了.

Keil 的 C51 是以 ANSI C90 為其設計根本翻譯社 即便是如斯, 它和標準 C 說話 (ANSI C90) 之間照舊有幾個滿大的差別:

文章標籤
Keil C51 reentrancy C 說話 8051 microcontroller embedded system

要注意的是 Keil C51 函數預設是 non-reentrant 真實的緣由是 "函數參數及區域變數都被安放在固定位置翻譯社而不再是動態利用堆疊區了".

  • 加上 keyword reentrant 把共用的函數改回 reentrant, 參看上面的例子.
  • 不要有共用函數 (直接在名稱上區分用途)
    • 這是懶人法: 直接把需要共用的函數再複製一份, 改個名字. 一個給主程式用, 一個給 ISR用.
    • 必須肯定函數本來真的是 reentrant function.
    • 弱點是程式膨脹了翻譯社 另外在保護上也需要多一點心力
      • 需要注意定名法則, 和在 ISR 及主程式中各自呼叫准確的副程式 (這是最常出錯的部份).
      • 有 bug 要一路改, 二份 code 要一致
      • 在多工情況中可能需要不只二份

至於如何把本來是 non-reentrant 的函數改為 reentrant 函數呢? 標的目的如下:

對於利用 8051 CPU 的專案來講, 需要用到以 C 說話作為開辟東西的翻譯社 一般都是中型以上的專案了. 或許對於如許的專案來說, 208 Bytes 即要當全域變數區, 又要當堆疊區, 函數的參數傳遞區和區域變數區真的太難了, 所以一般都邑有擴充的外部記憶體可用. 正因為如此, Keil C51 就把這 208 Bytes 儘量留給堆疊區 (如許可以放廣大型專案的副程式呼叫深度). 然後把全域變數翻譯社 參數傳遞區和區域變數等等放到另外一個區域去. 然則對 C 語言來講, 區域變數和部分參數的傳遞也都需要依托堆疊區翻譯社 所以 Keil C51 提出二種方法來因應:

reentrant function 一般具有下列前提:

In computing, a computer program or subroutine is called reentrant if it can be interrupted in the middle of its execution and then safely called again ("re-entered") before its previous invocations complete execution.
  • 方式一: 實作一個軟體堆疊區來因應參數傳遞及區域變數的需求. 但究竟結果軟體堆疊無法像硬體堆疊的操作一樣快速簡練, 若是每個函數都利用軟體堆疊就會拖慢系統的履行速度.
  • 方式二: 把沒法用暫存器傳遞的函數參數和區域變數都配置在固定位置上, 而且履行呼叫樹闡發 (call tree analysis翻譯社 這個是 Keil C51 特有的) 來決議可重疊區域的大小, 用以下降記憶體的需求. 所以長處是速度較快, 弱點是記憶體需求大, 而負作用就是函數釀成 non-reentrant.

什麼是 reentrant

  • Keil C51 因應 8051 的特性多了 bit, sbit, sfr翻譯社 sfr16 等四種資料型態. 一般萬國翻譯公司們只會用到 bit翻譯社 其他三個是界說 CPU 的特殊功能暫存器用的.
  • Keil C51 在定義變數時多了貯存空間修飾字, 用來修改變數利用記憶體空間. 具體可參考這一篇
  • 多了界說中斷服務常式 ISR 的方式及進入 ISR 時切換暫存器區段 (register bank) 的語法, 例如: static void UART0_ISR(void) interrupt 4 using 2
  • 標準函數庫沒有依標準來實作翻譯社 如: printf()
  • 在 Keil C51 中, 函數預設是 non-reentrant, 這點是最嚴重的差異. 我們在使用時要有所警覺才好, 才不致於掉到圈套裡而不自知.
void myFunc (long arg1翻譯社 long arg2, long arg3) reentrant
{
}

還可以指定是哪種記憶體模子 (samll翻譯社 compact, large)

void myFunc (long arg1, long arg2, long arg3) large reentrant
{
}

不外一旦用了方式一, 別的還需要在 STARTUP.A51 中針對用到的軟體堆疊區進行計劃

Keil C51 支援三種記憶體模型翻譯社 預設利用的記憶體空間
model 函數參數及主動變數 預設全體變數 預設常數 預設指標佔用空間
small data data data 3 Bytes
compact pdata pdata pdata 3 Bytes
large xdata xdata xdata 3 Bytes

批改 Keil C51 釀成的 non-reentrant 問題

Keil C51 把方式二是當作預設值翻譯社 並且許可混用方法一. 需要利用方式一時翻譯社 只需在函數界說後面加上 keyword reentrant, 例如:



本文引用自: http://magicjackting.pixnet.net/blog/post/105099235-c-%e8%aa%9e%e8%a8%80%3akeil-c51-%e5%92%8c%e6%a8%有關各國語文翻譯公證的問題歡迎諮詢萬國翻譯公司02-23690931

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