中斷和主循環(huán)不登對 系統一直休眠久睡

你永遠也喚不醒一個(gè)裝睡的人，但是你可以一巴掌呼醒他。

可如果一個(gè)嵌入式系統休眠之后，就猶抱琵琶半遮面，千呼萬(wàn)喚醒不來(lái)了呢？筆者擔綱開(kāi)發(fā)的中控鎖模塊就醒不過(guò)來(lái)了。

1

這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)折磨我整整兩天了，搞得我心力憔悴。合作伙伴一天幾個(gè)電話(huà)，恨不得從手機里面直接跳過(guò)來(lái)當面質(zhì)問(wèn)我：“為什么喚不醒，為什么死睡？”

平時(shí)對我愛(ài)答不理的領(lǐng)導也一改常態(tài)，轉而死死地盯著(zhù)我。老實(shí)厚道的我呢，自然也十分緊張且惶恐，因為問(wèn)題十有八九確實(shí)出在我寫(xiě)的代碼上。

關(guān)鍵是這個(gè)問(wèn)題出現在馬上大批量供貨的前夜，太不是時(shí)候了！我們給某車(chē)廠(chǎng)供貨的中控鎖模塊已經(jīng)走到了小批量供貨階段，前期供貨20套倒是無(wú)驚無(wú)險，沒(méi)發(fā)現什么問(wèn)題，按照流程，接下來(lái)要供貨100套。

如果阿彌陀佛的話(huà)，就再供貨200套，再沒(méi)有什么問(wèn)題，就進(jìn)入大批量供貨階段了。到時(shí)，合作伙伴開(kāi)始穩定盈利，領(lǐng)導政績(jì)、獎金到手，不會(huì )爭功只會(huì )攬過(guò)的我呢，揮一揮手退到幕后，深藏功與名，一切就萬(wàn)事大吉，只待歲月靜好了?？墒?，恰恰在供貨100套期間，忘了求菩薩保佑，結果就出事了。

一天，車(chē)廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)上下線(xiàn)了裝配了我們的中控鎖模塊的50輛新車(chē)，本來(lái)一切順利，在生產(chǎn)線(xiàn)上操作中控鎖沒(méi)什么問(wèn)題，匹配學(xué)習了遙控鑰匙，也能用遙控正常操作。但是到了下線(xiàn)后車(chē)廠(chǎng)人員要把新車(chē)開(kāi)回倉庫時(shí)，突然發(fā)現有幾臺車(chē)用遙控鑰匙、機械鑰匙死活也喚醒不了了??！

事關(guān)重大，車(chē)廠(chǎng)立馬通知了中控鎖的供貨商—我們的合作伙伴，合作伙伴立馬找到了我們（中控鎖的開(kāi)發(fā)商）領(lǐng)導，領(lǐng)導立馬找到了我。我也立即給自己上緊了發(fā)條，進(jìn)入戰斗狀態(tài)。

2

眼看到手的政績(jì)和獎金要飛，領(lǐng)導心急火燎，早被晾到一邊的我卻頗不以為然。

到了現在這個(gè)階段，軟件肯定沒(méi)問(wèn)題，有問(wèn)題早就測出來(lái)了嘛，還能等到現在？肯定是中控鎖的線(xiàn)束出了問(wèn)題。

當我把輕描淡寫(xiě)的分析說(shuō)與領(lǐng)導時(shí)，領(lǐng)導一改往日的溫和，一下子急了：“人家線(xiàn)束供了這么多年了，按你的說(shuō)法，有問(wèn)題早就測出來(lái)了，還能等到現在？”

歲月的風(fēng)霜早已經(jīng)消去了我性情中所有的剛硬和火熱，只剩下如水的柔和?？吹筋I(lǐng)導急了，我心中起著(zhù)嘀咕，臉上泛起笑容，小心翼翼地對領(lǐng)導言道：“要不我再看一下代碼，沒(méi)準真是哪里出了岔子呢？”

得到我的表態(tài)后，領(lǐng)導轉身踱了開(kāi)去，一邊嘴里念叨著(zhù)得跟車(chē)廠(chǎng)確認一下線(xiàn)束有沒(méi)有問(wèn)題，一邊轉過(guò)頭來(lái)再次叮嚀我一番：抓緊??！看著(zhù)領(lǐng)導那殷切的眼神和黑黑的眼圈，我用力地點(diǎn)了點(diǎn)頭，一個(gè)猛子扎進(jìn)代碼的汪洋大海，迅速游至中控鎖的休眠和喚醒之地。

代碼的設計思路總是簡(jiǎn)單而且正確的。中控鎖進(jìn)入休眠之前，設置了兩個(gè)喚醒條件：①機械解鎖信號的上升沿中斷喚醒MCU；②定期檢查遙控鑰匙信號的定時(shí)器周期喚醒MCU。當出現有效的機械鎖信號時(shí)，或者檢測到有效的遙控信號時(shí)，中控鎖禁止這兩個(gè)喚醒條件并返回正常狀態(tài)。

在具體的代碼實(shí)現上，把中控鎖的休眠模式處理分成了兩部分：中斷服務(wù)程序和循環(huán)體。中斷由機械鎖解鎖開(kāi)關(guān)信號觸發(fā)，執行完ISR后先返回循環(huán)體，再退出休眠模式。循環(huán)體中反復休眠和臨時(shí)喚醒，在臨時(shí)喚醒期間通過(guò)三級濾波機制檢查是否存在有效的遙控鑰匙信號。存在遙控信號時(shí)，這個(gè)循環(huán)體層層地通過(guò)三級濾波后，退出休眠模式。

邏輯上清晰，代碼也很簡(jiǎn)單，我反反復復檢查了幾遍，沒(méi)看出個(gè)子丑演卯來(lái)，就準時(shí)準點(diǎn)地下班回家了。

第二天上班后，我還沒(méi)在工位上坐定，還沒(méi)來(lái)得及平復一下自己的燥熱勁頭，領(lǐng)導就帶著(zhù)于我少有的笑意貓過(guò)來(lái)了。不等他開(kāi)口，老實(shí)巴交的我就主動(dòng)匯報了檢查代碼后沒(méi)有發(fā)現什么問(wèn)題的情況，no news is good news，但是此時(shí)代碼沒(méi)有問(wèn)題就是大問(wèn)題??！

話(huà)音甫落，領(lǐng)導臉上還沒(méi)來(lái)得及展開(kāi)的笑容就凝固不動(dòng)了，他張著(zhù)口，默默地看著(zhù)我。

我們倆就這么站著(zhù)，不說(shuō)話(huà)，就十分地不美好！

城府甚深的領(lǐng)導終于沒(méi)有說(shuō)話(huà)，他不動(dòng)聲色地安排了一位同事搭建了中控鎖的測試系統，讓他反復測試休眠、喚醒的情況。

3

測試的方法很簡(jiǎn)單，把電流表串進(jìn)中控鎖的供電線(xiàn)上，看著(zhù)電流下降到休眠電流范圍后，便操作一下遙控鑰匙，或者給一個(gè)機械解鎖信號，看能否執行解閉鎖操作。

我在一邊冷眼觀(guān)察著(zhù)測試人員的操作，心情竟然無(wú)比地矛盾，既希望他快點(diǎn)測出來(lái)不能正常喚醒的故障，又盼著(zhù)最好測試不出來(lái)問(wèn)題。

大半天下來(lái)，中控鎖反反復復地正常休眠、被正常喚醒，我的心也反反復復地七上八下，百般煎熬。后來(lái)，測試人員的電話(huà)響了，我默默轉身離開(kāi)，同時(shí)發(fā)現自己竟然更加惶恐了！

剛剛坐到電腦前，測試人員就大呼小叫著(zhù)跑了過(guò)來(lái)：“寂寞君，問(wèn)題再現了！”我就像屁股上安了個(gè)彈簧一樣，一下子被凳子彈了起來(lái)，待我三步并作兩步跨到測試臺前時(shí)，領(lǐng)導也已經(jīng)聞聲迅速趕來(lái)。

我抓著(zhù)遙控鑰匙一邊操作，一邊注視著(zhù)電流表的讀數，電流一直穩定在2毫安左右。

問(wèn)題確認了，確實(shí)死活也喚不醒了。

我又一屁股栽倒在凳子上，抬起頭來(lái)，正趕上領(lǐng)導意味深長(cháng)的目光。我抿著(zhù)嘴笑了笑，剛想說(shuō)點(diǎn)什么，測試臺上測試人員的電話(huà)又嗡嗡響了起來(lái)。

聽(tīng)著(zhù)熟悉的手機鈴聲在耳邊縈繞，看著(zhù)手機在桌子上震動(dòng)個(gè)不停，我回想起測試人員剛才打電話(huà)時(shí)的情景，暗鈍的思維再度轉動(dòng)起來(lái)：之前只是考慮了機械解鎖單獨觸發(fā)喚醒、遙控鑰匙單獨觸發(fā)喚醒的情況，沒(méi)有考慮過(guò)遙控信號通過(guò)了前兩級濾波而此時(shí)機械解鎖信號突然觸發(fā)執行了ISR這種罕見(jiàn)情況，莫非...？

測試人員剛才打電話(huà)時(shí)，由于手機的輻射，RF信號線(xiàn)上出現了若干有效的射頻位，造成RF信號通過(guò)了前兩級濾波，此時(shí)要在循環(huán)體的第三級濾波程序要等待200ms，判斷是否是遙控按鍵信號。

對于嵌入式系統而言，200ms是一個(gè)不容忽視的時(shí)間段，倘若測試人員在這期間試圖機械解鎖，觸發(fā)中斷執行ISR后會(huì )發(fā)生什么呢？

我繼續扒拉開(kāi)代碼看進(jìn)去，一絲寒意向我心頭襲來(lái)。

原來(lái)我在ISR中執行了退出休眠模式的函數-ExitSleepMode（這個(gè)函數里面會(huì )禁能喚醒條件），當ISR執行結束后回到循環(huán)體中時(shí)，它會(huì )在200ms超時(shí)后進(jìn)入循環(huán)體第三級濾波，當然它會(huì )發(fā)現不是有效的遙控按鍵信號，于是再度進(jìn)入休眠。

但是這個(gè)時(shí)候已經(jīng)禁能了喚醒條件，這就意味著(zhù)它再也喚不醒了呀??！

4

人的思維真的很奇怪，本來(lái)bug明明就在眼前卻視而不見(jiàn)，可是一旦猜到了bug的可能原因，就立馬火眼金睛起來(lái)。

為了幫助讀者的理解，筆者給出了下面的偽代碼，相信聰慧的讀者也能看出問(wèn)題所在。

void interrupt Wake_ISR(void)

{

...

   ExitSleepMode();//disable wakeup event

...

}

static void ConfirmRkeWakeUp(void)

{

   __delay_ms(200);

   if(Rke is valid){

...

   ExitSleepMode();

...

   }

   else{

             return to sleep ;

   }

}

再讓大家加深一下理解。

假設機械解鎖信號觸發(fā)ISR時(shí)，循環(huán)體正運行到RF信號的第三級濾波程序ConfirmRkeWakeUp之前，MCU會(huì )先執行ISR，在ISR中禁能喚醒條件，然后返回循環(huán)體中執行ConfirmRkeWakeUp。

ConfirmRkeWakeUp函數延時(shí)200ms后，判斷這200ms之間有沒(méi)有有效的遙控鑰匙信號，顯然這里是沒(méi)有的，于是Return to sleep。

但是，這個(gè)時(shí)候喚醒條件已經(jīng)被禁能了（在ISR中被禁能了），系統就永遠不會(huì )被喚醒了。

眼尖的讀者可能會(huì )納悶，這種故障之前為什么沒(méi)有測試出來(lái)？

因為按照之前的測試條件，這種情況發(fā)生的幾率非常?。?span style="text-indent: 2em;">循環(huán)體內執行ConfirmRkeWakeUp函數之前需要經(jīng)過(guò)雙重RF濾波，這要求中控鎖的RF信號線(xiàn)上必須在較短的時(shí)間內存在較多的符合寬度要求的RF信號位，否則就不會(huì )執行ConfirmRkeWakeUp這個(gè)函數；平時(shí)用機械鑰匙解鎖時(shí)，雖然ISR中禁能了喚醒條件，但是由于不會(huì )執行ConfirmRkeWakeUp，ISR回到循環(huán)體之后，系統依然會(huì )退出休眠。

平時(shí)用遙控鑰匙解鎖時(shí)，無(wú)論期間有沒(méi)有發(fā)生機械解鎖ISR，最終都會(huì )執行ConfirmRkeWakeUp并退出休眠。

所以，只有無(wú)效的遙控按鍵信號觸發(fā)執行ConfirmRkeWakeUp函數時(shí)機械解鎖信號同時(shí)有效，才會(huì )觸發(fā)這種故障。

汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上為什么測試出來(lái)這種故障了呢？

那是因為在生產(chǎn)線(xiàn)上裝配了中控鎖的車(chē)太多了，產(chǎn)線(xiàn)后端的中控鎖模塊進(jìn)了休眠之后，用機械鑰匙喚醒時(shí)很容易被其它車(chē)的遙控鑰匙操作誤觸發(fā)，導致循環(huán)體執行到ConfirmRkeWakeUp上來(lái)。

但是其它車(chē)的遙控鑰匙對于本車(chē)來(lái)說(shuō)是無(wú)效的，所以，根據上面的原因，故障就出現了。

結語(yǔ)

定位了故障的原因之后，我不禁又洋洋得意起來(lái)，‘這么高級的bug都被我逮出來(lái)了！’。好似全然忘記了這個(gè)故障就是我自己埋下的坑。

事后，領(lǐng)導讓我寫(xiě)總結原因時(shí)，我意識到了這種故障背后的深層次原因在于中斷和循環(huán)體的不登對：中斷服務(wù)程序結束后必然回到主循環(huán)體中被中斷的位置；嵌入式系統中，中斷可能發(fā)生在主循環(huán)體的任何位置；ISR和循環(huán)體程序之間不存在執行時(shí)間的先后順序關(guān)系，先后次序不同可能導致不同的運行結果；由于ISR發(fā)生時(shí)循環(huán)體可能會(huì )執行到任何代碼位置上，如果代碼設計地不嚴謹就有可能會(huì )造成問(wèn)題！

煮熟的鴨子最終沒(méi)有飛走，領(lǐng)導又笑意盈盈地踱了過(guò)來(lái)，跟我討教故障的原因?？粗?zhù)他那被即將到手的獎金鼓舞地有些腫脹的胸膛，我一邊默默地念叨著(zhù)‘狡兔死走狗烹，飛鳥(niǎo)盡良弓藏’，一邊悠悠地說(shuō)了一句總結陳詞：中斷和主循環(huán)不登對，系統會(huì )一直休眠久睡！