147、中断处理延迟对时序敏感操作的影响
一个让人抓狂的偶发花屏前两年做一款带液晶屏的便携设备,硬件平台是通用型微控制器,屏幕通过并行总线挂载。刷屏逻辑很直接:拉低片选,送命令或数据,拉高片选。时序要求也不算苛刻,总线周期几百纳秒,片选建立和保持时间都在几十纳秒量级。问题出在批量刷屏的时候。单次写一个像素点,逻辑分析仪抓波形,片选、读写信号、数据线,全部干干净净,时间余量充足。但只要连续刷一个区域,比如填充一个矩形,屏幕就会偶发花屏——不是整屏错乱,而是某几行像素颜色不对,或者某个区域偏移了一两个像素。概率大概几十次刷屏出现一次,用示波器抓触发,很难抓到异常波形,因为触发条件不好设。最开始怀疑是屏幕排线接触不良,换了排线,故障依旧。又怀疑是总线速率太高,降频,故障概率降低但没有消失。再怀疑是电源纹波导致屏幕内部逻辑误判,加了滤波电容,改善有限。真正让我找到方向的,是一次无意间的测试:我把刷屏函数放在主循环里,同时打开了一个定时器中断,中断服务程序里做按键扫描和系统滴答计数。当我把这个定时器中断关掉,只保留刷屏,花屏概率骤降,几乎不再出现。打开中断,故障回来。那一刻我意识到,问题不在屏幕,不在总线,不在电源,而在中断。中断延迟到底延迟了什么微控制器响应中断的过程,粗略分为几步:当前指令执行完,保存现场,跳转到中断向量,执行中断服务程序,恢复现场,返回。每一步都要消耗时钟周期。对于绝大多数应用,这些开销可以忽略。但对于时序敏感操作,比如总线写周期、通信协议握手、模拟时序翻转,这些开销就是致命的。具体到我的场景:刷屏函数在连续写数据时,每写一个字节,都要操作总线控制寄存器。假设我正在执行“拉低片选”这个操