單片機中volatile定義的作用詳解

1、    單片機中volatile定義的作用詳解摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關鍵詞：Butte一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器

2、就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子：     1). 并行設備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）     2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)     3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量     回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這

3、是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題。嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內(nèi)容將會帶來災難。     假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。     1). 一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。     2). 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。 

4、;    3). 下面的函數(shù)有什么錯誤：          int square(volatile int *ptr)                         return *ptr * *ptr;   

5、0;           下面是答案：     1). 是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。     2). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。     3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*p

6、tr指向一個volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：     int square(volatile int *ptr)                int a,b;          a = *ptr;          b

7、 = *ptr;          return a * b;           由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：      long square(volatile int *ptr)        

8、0;           int a;             a = *ptr;             return a * a;       volatile的本意是“易變的” 由于訪問寄存器的

9、速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)化。比如： static int i=0; int main(void)  . while (1)  if (i) dosomething();   /* Interrupt service routine. */ void ISR_2(void)  i=1;  程序的本意是希望ISR_2中斷產(chǎn)生時，在main當中調(diào)用dosomething函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有

10、修改過i，因此 可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”，導致dosomething永遠也不會被調(diào)用。如果將將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應該如此說明。 一般說來，volatile用在如下的幾個地方： 1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile； 2、多任務環(huán)境下各任務間共享的標志應該加volatile； 3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義； 另外

11、，以上這幾種情況經(jīng)常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關聯(lián)的幾個標志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實 現(xiàn)，2中可以禁止任務調(diào)度，3中則只能依靠硬件的良好設計了。 volatile的本意是“易變的”  由于訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)化。比如： static int i=0; int main(void)  . while (1)  if (i) dosomething();   /* Interrup

12、t service routine. */ void ISR_2(void)  i=1;  程序的本意是希望ISR_2中斷產(chǎn)生時，在main當中調(diào)用dosomething函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有修改過i，因此 可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”，導致dosomething永遠也不會被 調(diào)用。如果將將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應該如此說明。 一般說來，volatile用

13、在如下的幾個地方： 1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile； 2、多任務環(huán)境下各任務間共享的標志應該加volatile； 3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義； 另外，以上這幾種情況經(jīng)常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關聯(lián)的幾個標志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實 現(xiàn)，2中可以禁止任務調(diào)度，3中則只能依靠硬件的良好設計了。 關鍵在于兩個地方：        1

14、. 編譯器的優(yōu)化  (請高手幫我看看下面的理解) 在本次線程內(nèi), 當讀取一個變量時，為提高存取速度，編譯器優(yōu)化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中；以后，再取變量值時，就直接從寄存器中取值； 當變量值在本線程里改變時，會同時把變量的新值copy到該寄存器中，以便保持一致 當變量在因別的線程等而改變了值，該寄存器的值不會相應改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致 當該寄存器在因別的線程等而改變了值，原變量的值不會改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致  舉一個不太準確的例子：  發(fā)薪資

15、時，會計每次都把員工叫來登記他們的銀行卡號；一次會計為了省事，沒有即時登記，用了以前登記的銀行卡號；剛好一個員工的銀行卡丟了，已掛失該銀行卡號；從而造成該員工領不到工資  員工 原始變量地址  銀行卡號 原始變量在寄存器的備份  2. 在什么情況下會出現(xiàn)(如1樓所說)     1). 并行設備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）      2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables) &#

16、160;    3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量       補充： volatile應該解釋為“直接存取原始內(nèi)存地址”比較合適，“易變的”這種解釋簡直有點誤導人；  “易變”是因為外在因素引起的，象多線程，中斷等，并不是因為用volatile修飾了的變量就是“易變”了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化； 而用volatile定義之后，其實這個變量就不會因外因而變化了，可以放心使用了； 大家看看前面那種解釋（易變的）是不是在誤導人

17、60;簡明示例如下： volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優(yōu)化，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問。 使用該關鍵字的例子如下： int volatile nVint; >>>>當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統(tǒng)總是重新從它所在的內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數(shù)據(jù)。而且讀取的數(shù)據(jù)立刻被保存。 例如： volatile int i

18、=10; int a = i; . /其他代碼，并未明確告訴編譯器，對i進行過操作 int b = i; >>>>volatile 指出 i是隨時可能發(fā)生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在b中。而優(yōu)化做法是，由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。 >

19、>>>注意，在vc6中，一般調(diào)試模式?jīng)]有進行代碼優(yōu)化，所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入?yún)R編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程序最終代碼的影響： >>>>首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp文件，輸入下面的代碼： >> #include <stdio.h> void main()  int i=10; int a = i; printf("i= %d",

20、a); /下面匯編語句的作用就是改變內(nèi)存中i的值，但是又不讓編譯器知道 _asm  mov dword ptr ebp-4, 20h  int b = i; printf("i= %d",b);        然后，在調(diào)試版本模式運行程序，輸出結(jié)果如下： i = 10 i = 32 然后，在release版本模式運行程序，輸出結(jié)果如下： i = 10 i = 10 輸出的結(jié)果明

21、顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優(yōu)化，第二次沒有輸出正確的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什么變化： #include <stdio.h> void main()  volatile int i=10; int a = i; printf("i= %d",a); _asm  mov dword ptr ebp-4, 20h  int b = i; printf("i= %d",b);