裸机可移植库中的 C99 "atomic"加载

Question

我正在为裸机嵌入式应用程序开发一个便携式库。

假设我有一个定时器 ISR，它增加一个计数器，并且在主循环中，这个计数器读取来自一个绝对不是原子负载。

我正在尝试确保负载一致性(即我没有读取垃圾，因为负载被中断并且值被更改)而不求助于禁用中断。只要读取的值正确，读取计数器后值是否发生变化都没有关系。这行得通吗？

uint32_t read(volatile uint32_t *var){
    uint32_t value;
    do { value = *var; } while(value != *var);
    return value;
}

Answer 1

您是否在任何 uint32_t 大于单个汇编指令字读/写大小的系统上运行？如果不是，则到内存的 IO 应该是单个指令，因此是原子的(假设总线也是字大小的......)当编译器将其分解为多个较小的读/写时，您会遇到麻烦。否则，我总是不得不求助于 DI/EI。如果原子指令或最小 32 位字长可用于防止中断处理，您可以让用户配置您的库，以便它具有信息。如果你有这些保证，你就不需要验证码。

不过，要回答这个问题，在必须拆分读/写的系统上，您的代码是不安全的。想象一下这样一种情况，您在“do”部分正确读取了您的值，但在“while”部分检查期间该值被拆分。此外，在极端情况下，这是一个无限循环。为了完全安全，您需要重试计数和错误条件来防止这种情况发生。循环情况肯定是极端的，但我想要它以防万一。这当然会使运行时间更长。

让我们举例说明一个失败案例 - 将在一次读取 8 位值的机器上使用 16 位数字，以便更容易理解:

从内存中读取的值 *var 是 0x1234

读取 8 位 0x12

*var 变为 0x5678

读取 8 位 0x78 - 值现在是 0x1278(无效)

*var 变为 0x1234

验证步骤读取 8 位 0x12

*var 变为 0x5678

验证读取 8 位 0x78

值确认正确 0x1278，但这是一个错误，因为 *var 只有 0x1234 和 0x5678。

另一种失败情况是 *var 恰好以与您的代码运行相同的频率发生变化，这可能会导致每次验证失败时的无限循环。或者即使它最终确实爆发了，这也将是一个非常难以跟踪的性能错误。