如何在ARM7中原子地比较和交换？

Question

我想修改一个由 RTOS 中不同任务和 IRQ 上下文共享的全局变量。因此我需要原子地修改这个变量。 在我当前的实现中，我一直在使用 enable_irq/disable_irq 函数来原子地修改语句。

extern int g_var;

void set_bit_atomic(int mask)
{
    disable_irq();
    g_var |= mask;
    enable_irq();
}

我在 GCC documentation 中找到了 __sync_bool_compare_and_swap 函数作为原子操作的助手。

我目前的工具链是KEIL MDK，我想切换到如下所示的方法，

void set_bit_atomic(int mask)
{
    volatile int tmp;
    do {
        tmp = g_var;
    } while (!__sync_bool_compare_and_swap(&g_var, tmp, tmp | mask));
}

如何在 ARMv4 命令集中编写__sync_bool_compare_and_swap 函数（作为内联汇编）？

Answer 1

我在 Linux 内核源代码中找到了 __kernel_cmpxchg 函数的类似实现。

它是为 ARMv5 及更早版本编写的，它似乎适用于 ARM7TDMI (ARMv4)。

1:      ldr     r3, [r2]        @ load current val
        subs    r3, r3, r0      @ compare with oldval
2:      streq   r1, [r2]        @ store newval if eq
        rsbs    r0, r3, #0      @ set return val and C flag
        bx      lr              @ or "mov pc, lr" if no thumb support

详情请见this链接。

我想警告两个重要问题，

1- __kernel_cmpxchg 发生交换时返回 0，而 __sync_bool_compare_and_swap 函数返回 true。

2- 函数原型不同。

typedef int (*__kernel_cmpxchg_t)(int oldval, int newval, volatile int *ptr);
#define __kernel_cmpxchg ((__kernel_cmpxchg_t)0xffff0fc0)

bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

因此我不得不改变如下用法，

void set_bit_atomic(int mask)
{
    volatile int tmp;
    do {
        tmp = g_var;
    } while (my_compare_and_swap(tmp, tmp | mask, &g_var));
}

警告：如果没有内核支持，此代码将无法正常工作。请参阅下面的 cmets。