为慢速模块制作驱动程序库，看门狗友好

Question

语境

我正在制作一些库来通过 GPRS 管理 inte.net 协议，此通信的某些部分（通过 UART 进行）相当慢（有些可能需要超过 30 秒），因为模块必须通过 GPRS 连接。

首先，我制作了一个驱动程序库来控制模块和管理 TCP/IP 连接，该库具有阻塞功能，例如像 Init_GPRS_connection() 这样的 function 可能需要几秒钟才能结束，我已经注意到这是不好的做法，因为现在我必须实现一个看门狗定时器，而这种 function 不像看门狗那样具有短暂的超时友好性（我不能在定时器过期之前启动它）

我有什么

我需要重写我的部分库以使其对看门狗友好，为此我在这个方案中有困难，我需要内部具有 state 机器的函数，这些函数将通过 UART 中断获取数据以通过 state 机器前进，所以然后我可以写这样的代码：

GPRS_typef Init_GPRS_connection(){
  switch(state){ //state would be a global functions that take the current state of the state machine
   ....  //here would be all the states of the state machine
    case end:
        state = 0;
        return Done;
  }
}

while(Init_GPRS_connection() != Done){
   Do_stuff(); //Like kick the Watchdog
}

但是我看到这个解决方案存在一些问题：

• 这是一个不太用户友好的实现，用户应该小心使用这个库驱动程序，因为额外的代码行总是必要的（有点违背使用函数的目的）。
• 如果由于某种原因，模块在某个时候不回答，代码将卡在 state 机器中，因为即使代码卡在循环中，看门狗也会被踢到这个 function 之外，这种情况会破坏目的使用看门狗定时器

我的问题

我应该使用什么样的实现来制作用户和看门狗友好的驱动程序库？其他驱动程序库如何管理它？

额外的信息

• 所有这一切都在嵌入式系统的背景下
• 我想在驱动程序功能之外实现看门狗踢动作

Answer 1

鉴于您所在的位置并假设您对项目没有太大的动荡以“正确执行”，您可能要做的是添加可变看门狗超时扩展，这样您就可以设置一个在定时器中断中递减的计数器，如果计数器不为零，看门狗复位。

这样，您就不会在主线程卡住时允许计时器中断无限期地重置看门狗，但是您可以在执行任何阻塞代码之前立即扩展看门狗，实质上是为该操作设置超时。

所以你可能有（伪代码）：

static volatile uint8_t wdg_repeat_count = 0 ;
void extendWatchdog( uint8_t repeat ) { wdg_repeat_count = repeat ; }
void timerISR( void )
{
    if( wdg_repeat_count > 0 )
    {
        resetWatchdog() ;
        wdg_repeat_count-- ;
    }
}

然后你可以：

extendWatchdog( CONNECTION_INIT_WDG_TIMEOUT ) ;
while(Init_GPRS_connection() != Done){
   Do_stuff(); //Like kick the Watchdog
}

或继续使用现有的基于非状态机的解决方案：

extendWatchdog( CONNECTION_INIT_WDG_TIMEOUT ) ;
bool connected = Init_GPRS_connection() ;
if( connected ) ...

这个想法与您所拥有的和您提出的建议兼容，它只允许您将看门狗超时时间延长到硬件规定的超时时间之外。

我建议使用uint8_t ，因为它可以防止懒惰的开发人员简单地设置一个大的值并有效地禁用看门狗保护，并且它很可能是原子的，因此可以在主上下文和中断上下文之间共享。

综上所述，从一开始就在体系结构级别设计完整性基础设施显然比事后试图将其固定更好。 例如，如果您使用的是 RTOS，您可以在低优先级任务中重置看门狗，如果该任务被饿死，将导致看门狗到期，并且该“看门狗任务”可用于监视其他任务以确保它们按预期进行调度.

如果没有 RTOS，您可能会有一个“大循环”架构，每个“任务”都作为状态机实现。 在您的示例中，您似乎错过了状态机的重点。 “初始化连接”应该是高级状态机的单个state，state 的内部可能本身就是一个状态机（分层 state 机器）。 因此，您的整个系统将是主循环中的单个主状态机，并且看门狗在每次循环迭代时重置一次。 任何子状态中的任何内容都不应阻塞以确保循环时间短且具有确定性。 这就是例如 Arduino 框架的loop() function 应该如何工作（如果正确完成 - 不幸的是，示例中很少出现这种情况）。 要了解如何实现实时确定性状态机架构，您可能会做得更糟，那就是看看Miro Samek的工作。 其中描述的框架可通过他的公司获得。

Answer 2

你应该让你的图书馆成为非阻塞的，但除此之外，你根本不应该担心看门狗。 看门狗管理应该留给用户。

要允许用户在您的图书馆等待时做其他工作，您可以使用这些方法：

1. 提供 function 以将数据馈送到您的库中（例如receive() ）。 当数据可用时（例如来自中断），用户应调用此 function。 由于可以从中断中调用此 function，因此请确保它不会进行繁重的处理。 通常，您只需缓冲数据并稍后处理（第 2 步）。
2. 提供用户定期调用的 function，它会更新图书馆的 state 并执行任何其他内务处理任务（如超时检测）。 通常，这个 function 被称为run() 、 process() 、 tick()或类似的东西。 用户将在他们的主循环中或从专用的 RTOS 任务中调用此 function。
3. 提供一种方法告诉用户您图书馆的 state。 您可以通过某种getState() function 或使用回调或两者兼而有之。 基于此信息，用户可以实现自己的 state 机器来执行连接、断开连接等操作。