volatile关键字的用法

volatile关键字的用法

 

 

volatile 的本意是 “ 易变的 ”. 由于访问寄存器的速度要快过 RAM, 所以编译器一般都会作减少存取外部 RAM 的优化 . 比如 :

static int i = 0 ;

int main(void)

{

...

while (1)

{

if (i)

do_something() ;

}

}

 

/* Interrupt service routine. */

void ISR_2(void)

{

i = 1 ;

}

 

程序的本意是希望 ISR_2 中断产生时 , 在 main 当中调用 do_something 函数 , 但是由于编译器判断在 main 函数里面没有修改过 i, 因此可能只执行一次对从 i 到某寄存器的读操作 , 然后每次 if 判断都只使用这个寄存器里面的 “i 副本 ”, 导致 do_something 永远也不会被调用 . 如果将将变量加上 volatile 修饰 , 则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化 ( 肯定执行 ). 此例中 i 也应该如此说明 .

一般说来 ,volatile 用在如下的几个地方 :

1. 中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加 volatile;

2. 多任务环境下各任务间共享的标志应该加 volatile;

3. 存储器映射的硬件寄存器通常也要加 volatile 说明 , 因为每次对它的读写都可能有不同意义 ;

另外 , 以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性 ( 相互关联的几个标志读了一半被打断了重写 ), 在 1 中可以通过关中断来实现 ,2 中可以禁止任务调度 ,3 中则只能依靠硬件的良好设计了 .

 

现举例说明 ( 以 Keil-c 与 a51 为例 , 例子来自 Keil FQA), 看完例子后你应该明白 volatile 的意思了 .

 

例 1.

void main (void)

{

volatile int i ;

int j ;

i = 1 ;  //1   不被优化 i=1

i = 2 ;  //2   不被优化 i=2

i = 3 ;  //3   不被优化 i=3

 

j = 1;  //4   被优化

j = 2;  //5   被优化

j = 3;  //6  j = 3

}

例 2.

函数 :

void func (void)

{

unsigned char xdata xdata_junk ;

unsigned char xdata *p = &xdata_junk ;

unsigned char t1, t2 ;

 

t1 = *p ;

t2 = *p ;

}

编译的汇编为 :

0000 7E00    R     MOV     R6,#HIGH xdata_junk

0002 7F00    R     MOV     R7,#LOW xdata_junk

;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----

0004 8F82          MOV     DPL,R7

0006 8E83          MOV     DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 注意

0008 E0            MOVX    A,@DPTR

0009 F 500    R     MOV     t1,A

000B F500    R     MOV     t2,A

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000D 22            RET     

 

将函数变为 :

void func (void)

{

volatile unsigned char xdata xdata_junk ;

volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk ;

unsigned char t1, t2 ;

t1 = *p ;

t2 = *p ;

}

编译的汇编为 :

0000 7E00    R     MOV     R6,#HIGH xdata_junk

0002 7F00    R     MOV     R7,#LOW xdata_junk

;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----

0004 8F82          MOV     DPL,R7

0006 8E83          MOV     DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

0008 E0            MOVX    A,@DPTR

0009 F 500    R     MOV     t1,A         a 处

000B E0            MOVX    A,@DPTR

000C F500    R     MOV     t2,A

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000E 22            RET     

比较结果可以看出来 , 未用 volatile 关键字时 , 只从 *p 所指的地址读一次 ,

如在 a 处 *p 的内容有变化 , 则 t2 得到的则不是真正 *p 的内容 .

例 3.

volatile unsigned char bdata var ;  // use volatile keyword here

sbit var_0 = var^0 ;

sbit var_1 = var^1 ;

unsigned char xdata values[10];

 

void main (void) 

{

unsigned char i ;

for (i = 0; i < sizeof (values); i++)

{

var = values[i] ;

if (var_0)

{

var_1 = 1 ; // a 处

values[i] = var ;  // without the volatile keyword, the compiler

// assumes that 'var' is unmodified and does not

// reload the variable content.

}

}

}

在此例中 , 如在 a 处到下一句运行前 ,var 如有变化则不会 , 如 var=0xff; 则在 values[i] = var; 得到的还是 values[i] = 1;

应用举例 :

例 1.

#define DBYTE ((unsigned char volatile data  *) 0)

说明 : 此处不用 volatile 关键字 , 可能得不到真正的内容 .

例 2.

#define TEST_VOLATILE_C

//***************************************************************

// verwendete Include Dateien

//***************************************************************

#if __C51__ < 600

#error: !! Keil 版本不正确

#endif

//***************************************************************

// 函数 void v_IntOccured(void)

//***************************************************************

extern void v_IntOccured(void);

//***************************************************************

// 变量定义

//***************************************************************

char xdata cvalue1;          // 全局 xdata

char volatile xdata cvalue2; // 全局 xdata

//***************************************************************

// 函数 : v_ExtInt0()

// 版本 :

// 参数 :

// 用途 : cvalue1++,cvalue2++

//***************************************************************

void v_ExtInt0(void) interrupt 0

{

cvalue1++;

cvalue2++;

}

//***************************************************************

// 函数 : main()

// 版本 :

// 参数 :

// 用途 : 测试 volatile

//***************************************************************

void main()

{

char cErg;

//1. 使 cErg=cvalue1;

cErg = cvalue1;

//2. 在此处仿真时手动产生中断 INT0, 使 cvalue1++; cvalue2++

if (cvalue1 != cErg)

v_IntOccured();

//3. 使 cErg=cvalue2;

cErg = cvalue2;

//4. 在此处仿真时手动产生中断 INT0, 使 cvalue1++; cvalue2++

if (cvalue2 != cErg)

v_IntOccured();

//5. 完成

while (1);

}

//***************************************************************

// 函数 : v_IntOccured()

// 版本 :

// 参数 :

// 用途 : 死循环

//***************************************************************

void v_IntOccured()

{

 while(1);

}

仿真可以看出 , 在没有用 volatile 时 , 即 2 处 , 程序不能进入 v_IntOccured(); 但在 4 处可以进入 v_IntOccured().