使用AVR端口的位字段

Question

我希望能够使用这样的东西来更清楚地访问我的端口：

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;

但安全吗？？它对我有用，但是......

1）是否存在竞争条件？

2）gcc是否为修改单个字段的代码生成读 - 修改 - 写周期？

3）是否有更新多个字段的安全方法？

4）包装和订单是否有保证？ （在这种情况下我不关心可移植性，所以gcc特定的选项使它做我的意思是好的。）

Answer 1

1. 处理竞争条件必须通过操作系统级调用（确实使用读 - 修改 - 写）来完成，GCC不会这样做。

2. 同上，并且没有GCC不为volatile生成读 - 修改 - 写指令。但是，CPU通常会自动执行写操作（因为它只是一条指令）。如果位字段保持在int范围内，这也适用，但这取决于CPU /实现;我的意思是有些可能保证这个高达8字节的值，而其他只有4字节的值。所以在这种情况下，比特不能混淆（即少数从一个线程写入，而另一个线程中的其他线程不会发生）。

3. 同时设置多个字段的唯一方法是在中间变量中设置这些值，然后将此变量分配给volatile。

4. C标准指定比特被打包在一起（当你开始混合类型时似乎有例外，但我从未见过;每个人总是使用unsigned ...）。

注意：定义某些内容volatile不会导致编译器生成读取 - 修改 - 写入。 volatile的作用是告诉编译器必须始终对该指针/地址进行赋值，并且可能不会对其进行优化。

Here's another post关于同一主题。我发现还有很多其他地方可以找到更多细节。

Answer 2

关键字volatile与竞争条件或访问代码的线程无关。该关键字告诉编译器不要将值缓存在寄存器中。它告诉编译器生成代码，以便每次访问都转到分配给变量的位置，因为每次访问都可能看到不同的值。存储器映射外设就是这种情况。如果您的MPU拥有自己的缓存，这没有任何帮助。内存映射通常有特殊指令或未缓存区域，以确保读取位置，而不是缓存副本。 至于线程安全，请记住即使是内存访问可能不是线程安全的，它是在两个指令中完成的。例如。在8051汇编器中，您必须一次获得一个16位的值。指令序列可能被IRQ或其他线程中断，第二个字节读取或写入，可能已损坏。