c - 为 AVR 端口使用位字段

Question

我希望能够使用类似这样的东西来更清晰地访问我的端口:

typedef struct {
    unsigned rfid_en: 1;
    unsigned lcd_en: 1;
    unsigned lcd_rs: 1;
    unsigned lcd_color: 3;
    unsigned unused: 2;
} portc_t;

extern volatile portc_t *portc;

但是它安全吗？它对我有用，但是......

1) 是否有可能出现竞争条件？

2) gcc 是否为修改单个字段的代码生成读-修改-写循环？

3) 是否有一种安全的方法来更新多个字段？

4)比特打包和顺序有保证吗？ (在这种情况下，我不关心可移植性，因此 gcc 特定的选项可以让它按照我的意思去做。)

Answer 1

1. 必须通过操作系统级调用(确实会使用读取-修改-写入)来处理竞争条件，GCC 不会那样做。

2. 同上，并且没有 GCC 不会为 volatile 生成读-修改-写指令。但是，CPU 通常会以原子方式进行写入(仅仅因为它是一条指令)。例如，如果位字段保持在 int 中，这就成立，但这取决于 CPU/实现；我的意思是有些人可能保证最多 8 字节的值，而其他人最多只能保证 4 字节的值。所以在这种情况下，位不能混淆(即不会出现一些从一个线程写入，而其他从另一个线程写入的情况)。

3. 同时设置多个字段的唯一方法是将这些值设置在一个中间变量中，然后将此变量赋给volatile。

   <

4. C 标准指定位被打包在一起(似乎开始混合类型时可能会有异常(exception)，但我从未见过；每个人总是使用 unsigned ...).

注意:定义volatile 不会导致编译器生成读-修改-写。 volatile 所做的是告诉编译器必须始终对那个指针/地址进行赋值，并且可能不会被优化掉。

Here's another post关于同一个主题。我发现还有很多其他地方可以找到更多详细信息。