关于STM32的临界变量问题

只看该作者 · 2019-9-5 22:07

以前大都做8位单片机，用C或汇编，一直都是用8位的全局变量在中断和大循环中共用，++，--，赋值的处理不用考虑临界问题，只有16位以上才考虑。现在用STM32突然想起这个问题，网上一查，这样的方式不行了，bit变量，8位等等都需要考虑这个问题，实际看了KEIL C编译后的汇编，确实一句++，--，汇编是2-3句。是不是STM32所有的中断和大循环通讯都要注意临界状态。可是我看开发板的例程，临界区也没有频繁开关中断。请熟悉这方面的高手指点一下，如果在STM32上用这种方法，要怎样用。或者有更好的方法。是不是如果不按临界处理，都会留下隐患？

只看该作者 · 2019-9-5 22:14

你把RVMDK输出的汇编贴出来看看。

只看该作者 · 2019-9-5 22:34

;;;288 mainTick++;
00002e  4806             LDR    r0,|L10.72|
000030  7801             LDRB    r1,[r0,#0]  ; mainTick
000032  1c49             ADDS    r1,r1,#1
000034  7001             STRB    r1,[r0,#0]
;;;289    /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
;;;290    HAL_IncTick();
000036  e8bd4010       POP    {r4,lr}
00003a  f7ffbffe       B.W    HAL_IncTick
;;;291    /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
;;;292
;;;293    /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */

只看该作者 · 2019-9-5 22:39

一句mainTick++ 汇编了3句。这样会不会有临界问题？
定义是8位的。volatile uint8_t mainTick=0;

只看该作者 · 2019-9-5 23:13

R1发生中断的时候被压栈保护起来，退出中断恢复原来的值。你的担心完全是杞人忧天。

只看该作者 · 2019-9-5 23:20

是变量mainTick，不是寄存器。寄存器一般不会去操作的。

只看该作者 · 2019-9-5 23:24

mainTick的地址在R0里面，值在R1里面，中断发生的时候都压栈了你还怕什么？

只看该作者 · 2019-9-5 23:29

正因为值在R1里面，压栈了。在LDRB和STRB之间的需要屏蔽中断，不然中断中更改了mainTick,退中断后，是更改前的值。再STRB就不是中断里改的数据了。

只看该作者 · 2019-9-6 00:14

既然“不是中断里改的数据了”那就是正确的值，你还怕什么？

天下本无事庸人自扰之。

1万 · 2019-9-6 13:47

这与多少位机没有直接关系

RAM是典型的存储加载机制，也就是读改写的操作，不能直接操作内存，所以++，--，等操作不是原子操作
，
不过8位机一般可以直接对内存进行操作所以反而是原子操作

1万 · 2019-9-6 13:49

如果只在中断里修改变量，其它地方是只读的话，是没有任何问题的，哪怕不是原子操作

只看该作者 · 2019-9-6 19:59

楼上说的对。这样只好在执行前关中断，执行后再开中断了，应该也不需要很长时间。

只看该作者 · 2019-9-6 20:03

因为这样的处理经常用，中断中判断标志，更新标志，主程序也要判断标志，再更新标志。或者共用缓冲区等等。看来为防止错误，也只有开关中断了。

只看该作者 · 2019-9-6 20:27

STM32就应该用RTOS，中断和任务之间用信号量、邮箱、消息队列传递信息。用全局变量太low了。

只看该作者 · 2019-9-6 20:57

本帖最后由 zhanzr21 于 2019-9-6 21:22 编辑

这个问题虽然简单, 但楼主说的情况不算杞人忧天, 要分情况搞懂其中道理才会设计出正确的程序来.

比如一个变量是局部的, 主程序读写.

复制

uint32_t test_var32 = 1;



test_var32 ++;

在修改的过程中, 确实要先把变量的地址载入寄存器, 修改完再存入该地址. 在载入地址, 修改后还没有存回去的时候发生中断怎么样?
此时硬件会自动push一个stack frame:

这时寄存器会自动保存到Stack上去, 中断退出返回到主程序时, 又会自动恢复现场,所以继续执行没问题的.
这个说的是不涉及到FPU的情况, 如果涉及到FPU情况会复杂点, 但是原理就是会在发生中断时多保存一些寄存器(也可以配置为Lazy Stacking)关于FPU的情况细节不表,不影响这里的讨论.

那么使用的寄存器并非R0,R1, R2, R3, R12中的怎么办, 编译器会在中断入口另外push所用的寄存器, 也不会有问题.

但是如果这个变量是全局的, 中断中也会修改这个变量, 那么就会有冲突. 这时用临界区的处理办法, 或者杜绝使用全局变量.

如果是RTOS, 不仅主程序与中断有冲突可能, task之间也有可能冲突, 解决办法除了临界区和杜绝使用全局变量之外, 还可以加锁, mutex, semaphore都可以.

不当之处请大家指正.

关于STM32的临界变量问题

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