多线程嵌入式软件中的原子操作

Question

我正在用C开发基于RTOS的嵌入式软件，并且遇到了有关从多个线程访问共享资源的问题。 我有两个问题。 第一个是在状态机中设置并获取状态变量的值。 以下是StateMachine“对象”的头文件：

typedef enum{
  STATE_01,
  STATE_02,
  STATE_03,
  STATE_04
}state_e;

// state machine instance
typedef struct{
  state_e currState;
}StateMachine;

extern state_e GetState(StateMachine*);
extern void SetState(StateMachine*, state_e);

访问方法的实现如下：

state_e GetState(StateMachine *sm){
  return sm->currState;
}

void SetState(StateMachine *sm, state_e state){
  sm->currState = state;
}

我的问题是我不确定是否应该使用互斥体来控制对状态变量的访问。 我的意思是在32位MCU上读写32位变量是原子操作。

第二个问题是读取包含无符号32位整数的数组的一项的值，其中每个位存储一个位变量的值。 再次在这里我不确定是否需要使用互斥锁。 基于与上述相同的原因，我想不，但我想听听一些更有经验的程序员的意见。 位数组“对象”的关联头文件：

typedef struct{
  uint32_t BitsArray[NO_WORDS];
}BitsArray;

extern uint32_t GetWordValue(BitsArray*, uint8_t);

访问方法的实现：

uint32_t GetWordValue(BitsArray *ba, uint8_t word){
 return *(ba->BitsArray + word);
}

谢谢您的任何想法。

Answer 1

您的两个问题确实是同一个问题。

除非您反汇编代码并确认操作确实是一条指令 ，否则32位MCU毫无意义。 C代码通常不是这种情况。

通常，您有2条或更多条指令，例如：“将堆栈中的值加载到寄存器中”，“用寄存器执行操作”，在这种情况下，您的MCU获得多少位无关紧要。 您可以在两条指令之间进行中断或上下文切换。

即使您可以验证机器代码是原子的，也不一定是稳定的状态。 更改代码，添加更多变量，再次链接，突然之间以前是原子的代码不再是原子的，反之亦然。

C根本无法保证原子性。 如果您不信任反汇编，则可以选择以下几种方法：

• C11 _Atomic 。
• 编写内联汇编器。
• 使用互斥或​​类似的同步机制。