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Viewing changes to include/util/atomic.h

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Hakan Ardo
  • Date: 2008-04-04 17:05:32 UTC
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 8.
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20080404170532-t84huz4qk2928pt3
Tags: upstream-1.6.2
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 1.6.2

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Lines of Context:
 
1
/* Copyright (c) 2007 Dean Camera
 
2
   All rights reserved.
 
3
 
 
4
   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 
5
   modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 
6
 
 
7
   * Redistributions of source code must retain the above copyright
 
8
     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 
9
 
 
10
   * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 
11
     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
 
12
     the documentation and/or other materials provided with the
 
13
     distribution.
 
14
 
 
15
   * Neither the name of the copyright holders nor the names of
 
16
     contributors may be used to endorse or promote products derived
 
17
     from this software without specific prior written permission.
 
18
 
 
19
  THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 
20
  AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 
21
  IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 
22
  ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
 
23
  LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
 
24
  CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
 
25
  SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
 
26
  INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
 
27
  CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 
28
  ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
 
29
  POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 
30
*/
 
31
 
 
32
/* $Id: atomic.h,v 1.3 2007/12/20 14:17:56 joerg_wunsch Exp $ */
 
33
 
 
34
#ifndef _UTIL_ATOMIC_H_
 
35
#define _UTIL_ATOMIC_H_ 1
 
36
 
 
37
#include <avr/io.h>
 
38
#include <avr/interrupt.h>
 
39
 
 
40
#if !defined(__DOXYGEN__)
 
41
/* Internal helper functions. */
 
42
static __inline__ uint8_t __iSeiRetVal(void)
 
43
{
 
44
    sei();
 
45
    return 1;
 
46
}
 
47
 
 
48
static __inline__ uint8_t __iCliRetVal(void)
 
49
{
 
50
    cli();
 
51
    return 1;
 
52
}
 
53
 
 
54
static __inline__ void __iSeiParam(const uint8_t *__s)
 
55
{
 
56
    sei();
 
57
    __asm__ volatile ("" ::: "memory");
 
58
    (void)__s;
 
59
}
 
60
 
 
61
static __inline__ void __iCliParam(const uint8_t *__s)
 
62
{
 
63
    cli();
 
64
    __asm__ volatile ("" ::: "memory");
 
65
    (void)__s;
 
66
}
 
67
 
 
68
static __inline__ void __iRestore(const  uint8_t *__s)
 
69
{
 
70
    SREG = *__s;
 
71
    __asm__ volatile ("" ::: "memory");
 
72
}
 
73
#endif  /* !__DOXYGEN__ */
 
74
 
 
75
/** \file */
 
76
/** \defgroup util_atomic <util/atomic.h> Atomically and Non-Atomically Executed Code Blocks
 
77
 
 
78
    \code
 
79
    #include <util/atomic.h>
 
80
    \endcode
 
81
 
 
82
    \note The macros in this header file require the ISO/IEC 9899:1999
 
83
    ("ISO C99") feature of for loop variables that are declared inside
 
84
    the for loop itself.  For that reason, this header file can only
 
85
    be used if the standard level of the compiler (option --std=) is
 
86
    set to either \c c99 or \c gnu99.
 
87
 
 
88
    The macros in this header file deal with code blocks that are
 
89
    guaranteed to be excuted Atomically or Non-Atmomically.  The term
 
90
    "Atomic" in this context refers to the unability of the respective
 
91
    code to be interrupted.
 
92
 
 
93
    These macros operate via automatic manipulation of the Global
 
94
    Interrupt Status (I) bit of the SREG register. Exit paths from
 
95
    both block types are all managed automatically without the need
 
96
    for special considerations, i. e. the interrupt status will be
 
97
    restored to the same value it has been when entering the
 
98
    respective block.
 
99
 
 
100
    A typical example that requires atomic access is a 16 (or more)
 
101
    bit variable that is shared between the main execution path and an
 
102
    ISR.  While declaring such a variable as volatile ensures that the
 
103
    compiler will not optimize accesses to it away, it does not
 
104
    guarantee atomic access to it.  Assuming the following example:
 
105
 
 
106
    \code
 
107
#include <inttypes.h>
 
108
#include <avr/interrupt.h>
 
109
#include <avr/io.h>
 
110
 
 
111
volatile uint16_t ctr;
 
112
 
 
113
ISR(TIMER1_OVF_vect)
 
114
{
 
115
  ctr--;
 
116
}
 
117
 
 
118
...
 
119
int
 
120
main(void)
 
121
{
 
122
   ...
 
123
   ctr = 0x200;
 
124
   start_timer();
 
125
   while (ctr != 0)
 
126
     // wait
 
127
       ;
 
128
   ...
 
129
}
 
130
    \endcode
 
131
 
 
132
    There is a chance where the main context will exit its wait loop
 
133
    when the variable \c ctr just reached the value 0xFF.  This happens
 
134
    because the compiler cannot natively access a 16-bit variable
 
135
    atomically in an 8-bit CPU.  So the variable is for example at
 
136
    0x100, the compiler then tests the low byte for 0, which succeeds.
 
137
    It then proceeds to test the high byte, but that moment the ISR
 
138
    triggers, and the main context is interrupted.  The ISR will
 
139
    decrement the variable from 0x100 to 0xFF, and the main context
 
140
    proceeds.  It now tests the high byte of the variable which is
 
141
    (now) also 0, so it concludes the variable has reached 0, and
 
142
    terminates the loop.
 
143
 
 
144
    Using the macros from this header file, the above code can be
 
145
    rewritten like:
 
146
 
 
147
    \code
 
148
#include <inttypes.h>
 
149
#include <avr/interrupt.h>
 
150
#include <avr/io.h>
 
151
#include <util/atomic.h>
 
152
 
 
153
volatile uint16_t ctr;
 
154
 
 
155
ISR(TIMER1_OVF_vect)
 
156
{
 
157
  ctr--;
 
158
}
 
159
 
 
160
...
 
161
int
 
162
main(void)
 
163
{
 
164
   ...
 
165
   ctr = 0x200;
 
166
   start_timer();
 
167
   sei();
 
168
   uint16_t ctr_copy;
 
169
   do
 
170
   {
 
171
     ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_FORCEON)
 
172
     {
 
173
       ctr_copy = ctr;
 
174
     }
 
175
   }
 
176
   while (ctr_copy != 0);
 
177
   ...
 
178
}
 
179
    \endcode
 
180
 
 
181
    This will install the appropriate interrupt protection before
 
182
    accessing variable \c ctr, so it is guaranteed to be consistently
 
183
    tested.  If the global interrupt state were uncertain before
 
184
    entering the ATOMIC_BLOCK, it should be executed with the
 
185
    parameter ATOMIC_RESTORESTATE rather than ATOMIC_FORCEON.
 
186
 
 
187
*/
 
188
 
 
189
/** \def ATOMIC_BLOCK(type)
 
190
    \ingroup util_atomic
 
191
 
 
192
    Creates a block of code that is guaranteed to be executed
 
193
    atomically. Upon entering the block the Global Interrupt Status
 
194
    flag in SREG is disabled, and re-enabled upon exiting the block
 
195
    from any exit path.
 
196
 
 
197
    Two possible macro parameters are permitted, ATOMIC_RESTORESTATE
 
198
    and ATOMIC_FORCEON.
 
199
*/
 
200
#if defined(__DOXYGEN__)
 
201
#define ATOMIC_BLOCK(type)
 
202
#else
 
203
#define ATOMIC_BLOCK(type) for ( type, __ToDo = __iCliRetVal(); \
 
204
                               __ToDo ; __ToDo = 0 )
 
205
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
206
 
 
207
/** \def NONATOMIC_BLOCK(type)
 
208
    \ingroup util_atomic
 
209
 
 
210
    Creates a block of code that is executed non-atomically. Upon
 
211
    entering the block the Global Interrupt Status flag in SREG is
 
212
    enabled, and disabled upon exiting the block from any exit
 
213
    path. This is useful when nested inside ATOMIC_BLOCK sections,
 
214
    allowing for non-atomic execution of small blocks of code while
 
215
    maintaining the atomic access of the other sections of the parent
 
216
    ATOMIC_BLOCK.
 
217
 
 
218
    Two possible macro parameters are permitted,
 
219
    NONATOMIC_RESTORESTATE and NONATOMIC_FORCEOFF.
 
220
*/
 
221
#if defined(__DOXYGEN__)
 
222
#define NONATOMIC_BLOCK(type)
 
223
#else
 
224
#define NONATOMIC_BLOCK(type) for ( type, __ToDo = __iSeiRetVal(); \
 
225
                                  __ToDo ;  __ToDo = 0 )
 
226
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
227
 
 
228
/** \def ATOMIC_RESTORESTATE
 
229
    \ingroup util_atomic
 
230
 
 
231
    This is a possible parameter for ATOMIC_BLOCK. When used, it will
 
232
    cause the ATOMIC_BLOCK to restore the previous state of the SREG
 
233
    register, saved before the Global Interrupt Status flag bit was
 
234
    disabled. The net effect of this is to make the ATOMIC_BLOCK's
 
235
    contents guaranteed atomic, without changing the state of the
 
236
    Global Interrupt Status flag when execution of the block
 
237
    completes.
 
238
*/
 
239
#if defined(__DOXYGEN__)
 
240
#define ATOMIC_RESTORESTATE
 
241
#else
 
242
#define ATOMIC_RESTORESTATE uint8_t sreg_save \
 
243
        __attribute__((__cleanup__(__iRestore))) = SREG
 
244
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
245
 
 
246
/** \def ATOMIC_FORCEON
 
247
    \ingroup util_atomic
 
248
 
 
249
    This is a possible parameter for ATOMIC_BLOCK. When used, it will
 
250
    cause the ATOMIC_BLOCK to force the state of the SREG register on
 
251
    exit, enabling the Global Interrupt Status flag bit. This saves on
 
252
    flash space as the previous value of the SREG register does not
 
253
    need to be saved at the start of the block.
 
254
 
 
255
    Care should be taken that ATOMIC_FORCEON is only used when it is
 
256
    known that interrupts are enabled before the block's execution or
 
257
    when the side effects of enabling global interrupts at the block's
 
258
    completion are known and understood.
 
259
*/
 
260
#if defined(__DOXYGEN__)
 
261
#define ATOMIC_FORCEON
 
262
#else
 
263
#define ATOMIC_FORCEON uint8_t sreg_save \
 
264
        __attribute__((__cleanup__(__iSeiParam))) = 0
 
265
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
266
 
 
267
/** \def NONATOMIC_RESTORESTATE
 
268
    \ingroup util_atomic
 
269
 
 
270
    This is a possible parameter for NONATOMIC_BLOCK. When used, it
 
271
    will cause the NONATOMIC_BLOCK to restore the previous state of
 
272
    the SREG register, saved before the Global Interrupt Status flag
 
273
    bit was enabled. The net effect of this is to make the
 
274
    NONATOMIC_BLOCK's contents guaranteed non-atomic, without changing
 
275
    the state of the Global Interrupt Status flag when execution of
 
276
    the block completes.
 
277
*/
 
278
#if defined(__DOXYGEN__)
 
279
#define NONATOMIC_RESTORESTATE
 
280
#else
 
281
#define NONATOMIC_RESTORESTATE uint8_t sreg_save \
 
282
        __attribute__((__cleanup__(__iRestore))) = SREG
 
283
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
284
 
 
285
/** \def NONATOMIC_FORCEOFF
 
286
    \ingroup util_atomic
 
287
 
 
288
    This is a possible parameter for NONATOMIC_BLOCK. When used, it
 
289
    will cause the NONATOMIC_BLOCK to force the state of the SREG
 
290
    register on exit, disabling the Global Interrupt Status flag
 
291
    bit. This saves on flash space as the previous value of the SREG
 
292
    register does not need to be saved at the start of the block.
 
293
 
 
294
    Care should be taken that NONATOMIC_FORCEOFF is only used when it
 
295
    is known that interrupts are disabled before the block's execution
 
296
    or when the side effects of disabling global interrupts at the
 
297
    block's completion are known and understood.
 
298
*/
 
299
#if defined(__DOXYGEN__)
 
300
#define NONATOMIC_FORCEOFF
 
301
#else
 
302
#define NONATOMIC_FORCEOFF uint8_t sreg_save \
 
303
        __attribute__((__cleanup__(__iCliParam))) = 0
 
304
#endif  /* __DOXYGEN__ */
 
305
 
 
306
#endif