MCU上的无锁原子读操作-EDA365

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MCU上的无锁原子读操作

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原子读操作是在MCU并发编程中常用的操作，简单举个例子来阐述问题：

我们使用RTOS或裸机状态编程时，必然需要一个全局时钟基准，通常是在一个定时器中断中累加实现，简化代码如下：

static unsigned long volatile __jiffies = 0; /* 全局时钟基准节拍累加器 */

ISR_TIMER() /* 定时中断服务函数 */
{
++__jiffies;
/* 其它代码...: */
}

对于其中的__jiffies变量，就是全局时间基准，程序中其它地方都会对其进行原子读操作来判断时间，典型的接口实现如下：

unsigned long get_jiffies(void)
{
unsigned long tmp;

CLOCK_IRQ_DIS(); /* 关定时中断 */
tmp = __jiffies;
CLOCK_IRQ_EN(); /* 开定时中断 */

return tmp;
}

请注意，其中关于对中断的开关是对该定时中断中所有代码会带来影响。如果在RTOS中，关中断的时间是一种重要性能指标，决定了整个系统的中断快速响应能力。

在此假设一个最艰难的架构，8位机（AVR、51等等），其上只有8位单字节数据的读写是单指令原子的，其中unsigned long型在这样的架构下是32位8字节。

根据各位朋友提出情况，进行说明：

1、有朋友认为读操作没必要关中断.

这个显然不可能，当你读了32位变量任何一个字节的时候，剩下的7个字节都可能改变。

2、认为在中断函数建立数据拷贝

这个理由同上，无论如何复制，都难以避免读的瞬间数据被破坏

3、建立单字节原子锁

该体系必须支持测试清零指令，而且就算支持。如果中断里发现锁被占有了，那这个周期还能进行+1操作么？无论是用变量缓存还是丢弃，所记时间都不准了。

实现如下：
unsigned long get_jiffies(void)
{
unsigned long tmp;

do {
tmp = __jiffies;
} while(tmp != __jiffies);

return tmp
}

简单得大家可能都不相信，可以满足任何MCU架构完成如上对__jiffies变量的操作（必须单核），大家可以仔细想想。
无锁单读单写队列是MCU上经常用的，对中断通信接口的缓冲非常方便可靠。以此为基础，可跨平台实现。

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