AVR ATmega在主循环之前使用printf时保持重置

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我正在AVR avr-libc微控制器上使用ATmega328P开发一个C应用程序。由于我没有ICE调试器，我跟随these instructions和this tutorial使stdio.h函数如printf能够使用硬件UART作为stdout。

这是有效的，我可以在连接到我的目标板的PC终端上看到输出，但奇怪的是：当我在主机上只有一个printf，但在主循环之前有什么导致处理器重置，而如果我只在主循环内或主循环之前有一个printf和循环内部它工作正常。像这样的东西：

#include <stdio.h>

/* stream definitions for UART input/output */
FILE uart_output = FDEV_SETUP_STREAM(uart_drv_send_byte, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
FILE uart_input = FDEV_SETUP_STREAM(NULL, uart_drv_read_byte, _FDEV_SETUP_READ);

int main() {
    /* Definition of stdout and stdin */
    stdout = &uart_output;
    stdin = &uart_input;

    /* Configures Timer1 for generating a compare interrupt each 1ms (1kHz) */
    timer_init()

    /* UART initialization */
    uart_drv_start(UBRRH_VALUE, UBRRL_VALUE, USE_2X, &PORTB, 2);

    /* Sets the sleep mode to idle */
    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);

    printf("START ");

    /* main loop */
    while(1) {
        printf("LOOP ");

        /* Sleeps so the main loop iterates only on interrupts (avoids busy loop) */
        sleep_mode();
    }
}

上面的代码产生以下输出：

START LOOP LOOP LOOP LOOP LOOP LOOP ... LOOP

这是预料之中的。如果我们评论printf("START ")线它产生这个：

LOOP LOOP LOOP LOOP LOOP LOOP LOOP ... LOOP

这也没关系。问题是，如果我在printf循环中没有任何while，它会像这样：

START START START START START START ... START

这清楚地表明处理器正在重新启动，因为预期的输出只是一个START，而无限循环继续仅在1 kHz定时器中断时唤醒。为什么会这样？我应该强调没有配置看门狗定时器（如果有的话，只打印LOOP的情况也会被新的START打断）。

使用GPIO引脚监控执行

为了尝试深入了解情况，我在主循环中围绕有问题的print("START ")和sleep_mode开启和关闭GPIO引脚：

int main() {

    /* Irrelevant parts suppressed... */

    GPIO1_ON;
    printf("START ");
    GPIO1_OFF;

    /* Main loop */
    while(1) {

        /* Sleeps so the main loop iterates only on interrupts (avoids busy loop) */
        GPIO2_ON;
        sleep_mode();
        GPIO2_OFF;
    }
}

事实证明，GPIO1保持ON状态持续132μs（printf("START ")呼叫时间）然后关闭6.6 ms - 大致是以9600 bit / s传输6个字符的时间 - 并且GPIO2切换12次（两次中断的6次：UART-准备发送中断和UART空数据寄存器中断，在GPIO1再次接通之前显示休眠时间为1.4 ms，表示新的printf("START ") - 因此在复位后。我可能要查看UART代码，但我很确定非中断UART版本也会显示同样的问题，这并不能解释为什么在主循环中有一个printf工作正常，没有重置发生（我希望在任何情况下都会发生重置，如果UART代码有故障）。

（已解决！）：为完整起见，UART init和TX代码低于**

这是我第一次尝试为AVR编写中断驱动的UART驱动程序，但可以在RS-232或RS-485上使用，这需要在传输数据时激活TX_ENABLE引脚。事实证明，由于我必须在ATmega328P或ATmega644上使代码可用，因此中断向量具有不同的名称，因此我根据所使用的处理器使用#define TX_VECTOR来假定正确的名称。在制作和测试驱动程序的过程中，为UDRE数据空中断选择“TX_VECTOR”最终屏蔽了我还没有定义USART0_TX_vect的事实（这是正在进行的工作，我甚至可能都不需要两者... 。）

现在我刚刚为interrupt service routine定义了一个空的USART0_TX_vect（ISR），并且该东西不再重置，显示@PeterGibson正确地将其钉在上面。非常感谢！

// Interrupt vectors for Atmega328P
#if defined(__AVR_ATmega328P__)
    #define RX_VECTOR USART_RX_vect
    #define TX_VECTOR USART_UDRE_vect
    // Interrupt vectors for Atmega644
#elif defined(__AVR_ATmega644P__)
    #define RX_VECTOR USART0_RX_vect
    #define TX_VECTOR USART0_UDRE_vect
#endif

ISR(TX_VECTOR)
{
    uint8_t byte;

    if (!ringbuffer_read_byte(&txrb, &byte)) {

        /* If RS-485 is enabled, sets TX_ENABLE high */
        if (TX_ENABLE_PORT)
            *TX_ENABLE_PORT |= _BV(TX_ENABLE_PIN);
        UDR0 = byte;
    }
    else {
        /* No more chars to be read from ringbuffer, disables empty
         * data register interrupt */
        UCSR0B &= ~_BV(UDRIE0);
    }

    /* If RS-485 mode is on and the interrupt was called with TXC0 set it
     * means transmission is over. TX_ENABLED should be cleared. */
    if ((TX_ENABLE_PORT) && (UCSR0A & _BV(TXC0) & _BV(UDR0))) {
        *TX_ENABLE_PORT &= ~_BV(TX_ENABLE_PIN);
        UCSR0B &= ~_BV(UDRIE0);
    }
}

void uart_drv_start(uint8_t ubrrh, uint8_t ubrrl, uint8_t use2x,
                    volatile uint8_t* rs485_tx_enable_io_port,
                    uint8_t rs485_tx_enable_io_pin)
{
    /* Initializes TX and RX ring buffers */
    ringbuffer_init(&txrb, &tx_buffer[0], UART_TX_BUFSIZE);
    ringbuffer_init(&rxrb, &rx_buffer[0], UART_RX_BUFSIZE);

    /* Disables UART */
    UCSR0B = 0x00;

    /* Initializes baud rate */
    UBRR0H = ubrrh;
    UBRR0L = ubrrl;
    if (use2x)
        UCSR0A |= _BV(U2X0);
    else
        UCSR0A &= ~_BV(U2X0);

    /* Configures async 8N1 operation */
    UCSR0C = _BV(UCSZ00) | _BV(UCSZ01);

    /* If a port was specified for a pin to be used as a RS-485 driver TX_ENABLE,
     * configures the pin as output and enables the TX data register empty
     * interrupt so it gets disabled in the end of transmission */
    if (rs485_tx_enable_io_port) {
        TX_ENABLE_PORT = rs485_tx_enable_io_port;
        TX_ENABLE_PIN = rs485_tx_enable_io_pin;
        /* Configures the RS-485 driver as an output (on the datasheet the data
         * direction register is always on the byte preceding the I/O port addr) */
        *(TX_ENABLE_PORT-1) |= _BV(TX_ENABLE_PIN);
        /* Clears TX_ENABLE pin (active high) */
        *TX_ENABLE_PORT &= ~_BV(TX_ENABLE_PIN);
        /* Enables end of transmission interrupt */
        UCSR0B = _BV(TXCIE0);
    }
    /* Enables receptor, transmitter and RX complete interrupts */
    UCSR0B |= _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0) | _BV(RXCIE0);
}

固定UART代码（现在100％工作！）

为了帮助任何有兴趣或为AVR ATmega开发类似的中断驱动UART驱动程序的人，这里的代码解决了上面修复和测试的问题。感谢所有帮助我发现缺少ISR问题的人！

// Interrupt vectors for Atmega328P
#if defined(__AVR_ATmega328P__)
    #define RX_BYTE_AVAILABLE USART_RX_vect
    #define TX_FRAME_ENDED USART_TX_vect
    #define TX_DATA_REGISTER_EMPTY USART_UDRE_vect
    // Interrupt vectors for Atmega644
#elif defined(__AVR_ATmega644P__)
    #define RX_BYTE_AVAILABLE USART0_RX_vect
    #define TX_FRAME_ENDED USART0_TX_vect
    #define TX_DATA_REGISTER_EMPTY USART0_UDRE_vect
#endif

/* I/O port containing the pin to be used as TX_ENABLE for the RS-485 driver */
static volatile uint8_t* TX_ENABLE_PORT = NULL;

/** Pin from the I/O port to be used as TX_ENABLE for the RS-485 driver */
static volatile uint8_t TX_ENABLE_PIN = 0;

ISR(RX_BYTE_AVAILABLE)
{
    // Read the status and RX registers.
    uint8_t status = UCSR0A;
    // Framing error - treat as EOF.
    if (status & _BV(FE0)) {
        /* TODO: increment statistics */
    }
    // Overrun or parity error.
    if (status & (_BV(DOR0) | _BV(UPE0))) {
        /* TODO: increment statistics */
    }
    ringbuffer_write_byte(&rxrb, UDR0);
}

ISR(TX_FRAME_ENDED)
{
    /* The end of frame interrupt will be enabled only when in RS-485 mode, so
     * there is no need to test, just turn off the TX_ENABLE pin */
    *TX_ENABLE_PORT &= ~_BV(TX_ENABLE_PIN);
}

ISR(TX_DATA_REGISTER_EMPTY)
{
    uint8_t byte;

    if (!ringbuffer_read_byte(&txrb, &byte)) {
        /* If RS-485 is enabled, sets TX_ENABLE high */
        if (TX_ENABLE_PORT)
            *TX_ENABLE_PORT |= _BV(TX_ENABLE_PIN);
        UDR0 = byte;
    }
    else {
        /* No more chars to be read from ringbuffer, disables empty
         * data register interrupt */
        UCSR0B &= ~_BV(UDRIE0);
    }
}

void uart_drv_start(uint8_t ubrrh, uint8_t ubrrl, uint8_t use2x,
                    volatile uint8_t* rs485_tx_enable_io_port,
                    uint8_t rs485_tx_enable_io_pin)
{
    /* Initializes TX and RX ring buffers */
    ringbuffer_init(&txrb, &tx_buffer[0], UART_TX_BUFSIZE);
    ringbuffer_init(&rxrb, &rx_buffer[0], UART_RX_BUFSIZE);

    cli();

    /* Disables UART */
    UCSR0B = 0x00;

    /* Initializes baud rate */
    UBRR0H = ubrrh;
    UBRR0L = ubrrl;
    if (use2x)
        UCSR0A |= _BV(U2X0);
    else
        UCSR0A &= ~_BV(U2X0);

    /* Configures async 8N1 operation */
    UCSR0C = _BV(UCSZ00) | _BV(UCSZ01);

    /* If a port was specified for a pin to be used as a RS-485 driver TX_ENABLE,
     * configures the pin as output and enables the TX data register empty
     * interrupt so it gets disabled in the end of transmission */
    if (rs485_tx_enable_io_port) {
        TX_ENABLE_PORT = rs485_tx_enable_io_port;
        TX_ENABLE_PIN = rs485_tx_enable_io_pin;

        /* Configures the RS-485 driver as an output (on the datasheet the data
         * direction register is always on the byte preceding the I/O port addr) */
         *(TX_ENABLE_PORT-1) |= _BV(TX_ENABLE_PIN);

        /* Clears TX_ENABLE pin (active high) */
        *TX_ENABLE_PORT &= ~_BV(TX_ENABLE_PIN);

        /* Enables end of transmission interrupt */
        UCSR0B = _BV(TXCIE0);
    }
    /*  Enables receptor, transmitter and RX complete interrupts */
    UCSR0B |= _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0) | _BV(RXCIE0);

    sei();
}

void uart_drv_send_byte(uint8_t byte, FILE *stream)
{
    if (byte == '\n') {
        uart_drv_send_byte('\r', stream);
    }
    uint8_t sreg = SREG;
    cli();

    /* Write byte to the ring buffer, blocking while it is full */
    while(ringbuffer_write_byte(&txrb, byte)) {
        /* Enable interrupts to allow emptying a full buffer */
        SREG = sreg;
        _NOP();
        sreg = SREG;
        cli();
    }

    /* Enables empty data register interrupt */
    UCSR0B |= _BV(UDRIE0);
    SREG = sreg;
}

uint8_t uart_drv_read_byte(FILE *stream)
{
    uint8_t byte;
    uint8_t sreg = SREG;
    cli();
    ringbuffer_read_byte(&rxrb, &byte);
    SREG = sreg;
    return byte;
}
c embedded avr stdio avr-gcc
2个回答
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投票

您可能已启用UDRE（Uart数据寄存器空）中断而不为其设置向量，因此当中断触发时，处理器将重置（根据默认值）。当在主循环中连续调用printf时，永远不会触发此中断。

来自the docs

捕获所有中断向量

如果发生意外中断（中断已启用且未安装处理程序，这通常表示存在错误），则默认操作是通过跳转到重置向量来重置设备。您可以通过提供名为BADISR_vect的函数来覆盖它，该函数应该使用ISR（）来定义。 （名称BADISR_vect实际上是__vector_default的别名。后者必须在汇编代码中使用，以防万一。）

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投票

我现在遇到了同样的情况，但由于我在stackoverflow上没有很高的声誉，我不能投票。

这是我的初始化过程的片段，这给我带来了这个问题：

void USART_Init()
{
    cli();
    /* Set baud rate */
    UBRR0H = (uint8_t)(BAUD_PRESCALE>>8);
    UBRR0L = (uint8_t)BAUD_PRESCALE;
    /* Enable receiver and transmitter */
    UCSR0B |= (1<<RXEN0)|(1<<TXEN0);
    /* Set frame format: 8data, 1stop bit 8N1 => 86uS for a byte*/
    UCSR0C |= (1<<UCSZ01)|(1<<UCSZ00);
    /*enable Rx and Tx Interrupts*/
    UCSR0B |= (1 << RXCIE0) | (1 << TXCIE0); //<- this was the problem
    /*initialize the RingBuffer*/
    RingBuffer_Init(&RxBuffer);
    sei();
}

问题是我最初使用基于中断的传输，但后来我改变了设计并进行了10ms轮询Tx序列，并忘记在init过程中更改此行。

非常感谢Peter Gibson指出这一点。

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