指向 volatile 结构成员的 const 指针

Question

我正在使用微控制器进行一些 ADC 测量。当我尝试使用 -O2 优化编译以下代码时遇到问题，当代码中存在 PrintVal() 函数时，MCU 会冻结。我做了一些调试，结果发现当我添加 -fno-inline 编译器标志时，即使使用 PrintVal() 函数，代码也能正常运行。

这里有一些背景：

AdcIsr.c 包含在 ADC 完成工作时执行的中断。该文件还包含初始化变量的 ISRInit() 函数，该变量将在转换后保存值。在主循环中将等待中断，然后才访问 AdcMeas.value。

AdcIsr.c
static volatile uin16_t* isrVarPtr = NULL;

ISR()
{
    uint8_t tmp = readAdc();
    *isrVarPtr = tmp;
}

void ISRInit(volatile uint16_t *var)
{
    isrVarPtr = var;
}

AdcMeas.c

typedef struct{
    uint8_t id;
    volatile uint16_t value;
}AdcMeas_t;

static AdcMeas_t AdcMeas = {0};

const AdcMeas_t* AdcMeasGetStructPtr()
{
    return &AdcMeas;
}

main.c

void PrintVal(const AdcMeas_t* data)
{
    printf("AdcMeas %d value: %d\r\n", data->id, data->value);
}

void StartMeasurement()
{
    ...
    AdcOn();
    ...
}

int main()
{
    ISRInit(AdcMeasGetStructPtr()->value);
    while(1)
    {
        StartMeasurement();
        WaitForISR();
        PrintVal(AdcMeasGetStructPtr());
        DelayMs(1000);
    }
}

问题：

1. 使用 const AdcMeas_t* 数据​​作为 PrintVal() 函数的参数是否有问题？我知道 AdcMeas.value 可能会在中断内部发生变化，并且 PrintVal() 可能已过时。

2. AdcMeas 包含一个“通用吸气剂”。使用这种函数允许对静态结构进行只读访问是一个好习惯吗？还是我应该实现 AdcMeasGetId() 和 AdcMeasGetValue 函数（注意这个结构只有 2 个成员，如果它有 8 个成员呢？

我知道这段代码有点笨（在while循环中等待中断），这只是一个例子。

Answer 1

一些错误：

• 您没有头文件，也没有库包含或您自己的头文件。这意味着 一切 在你修复它之前都被无可救药地破坏了。没有头文件，你不能在 C 中做多个文件项目。

• *isrVarPtr = tmp; 在这里你写入一个没有竞争条件保护的变量。如果主程序分几个步骤读取此变量，则可能会获得不正确的数据。您需要防止竞争条件或保证原子访问。

• const AdcMeasGetStructPtr() 是胡言乱语，其中的return &AdcMeas; 无法使用符合标准的 C 编译器进行编译。

  如果您有一个旧的但符合 C90 的编译器，则返回类型将被视为 int。否则，如果你有一个现代 C 编译器，甚至函数定义都不会编译。所以看起来你的编译器出了点问题，这比这个 bug 更令人担忧。

• 在 C 文件中声明 typedef struct 然后返回指向它的指针没有任何意义。你需要重新设计这个模块。如果只有一个实例（单例），您可以有一个 getter 函数将实例返回到私有结构。但是，如前所述，它需要处理竞争条件。

风格问题：

• 函数声明中的空括号() 在C 中几乎总是错误的。这是过时的样式，意思是“接受任何参数”。 C++ 在这里有所不同。

• int main() 在微控制器系统中根本没有任何意义。您应该使用一些适用于独立程序的实现定义的形式。最普遍支持的形式是void main (void)。

• DelayMs(1000); 在任何嵌入式系统中都是高度可疑的代码。永远不应该有理由让您的 MCU 在最大电流消耗的情况下挂断一整秒。

总体而言，您似乎会从“连续转换”ADC 中受益。支持连续转换的 ADC 只需将其最新读取数据转储到数据寄存器中，您可以在需要时通过轮询来获取它。捕获所有 ADC 中断实际上仅适用于硬实时系统、信号处理等。