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volatile 实例讲解

助工
2014-10-15 20:19:01     打赏

volatile 实例讲解


  


 


volatile的本意是一般有两种说法--1.“暂态的”;2.“易变的”。


这两种说法都有可行。但是究竟volatile是什么意思,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,如果还不明白,那只好


再看一遍了。


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=1


i = 3;  //3  不被优化 i=1


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 F500    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 F500    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;


    if (var_0)  {


      var_1 = 1; //a处


      


      values = 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 = var;得到的还是values = 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()。



 
(*((volatile unsigned long *) 的理解:
对于不同的计算机体系结构,设备可能是端口映射,也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间,并且是端口映射,就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制,因为C语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射,那就方便的多了。 
         以 #define IOPIN   (*((volatile unsigned long *) 0xE0028000))   为例:作为一个宏定义语句,define是定义一个变量或常量的伪指令。首先( volatile unsigned long * )的意思是将后面的那个地址强制转换成 volatile unsigned long * ,unsigned long * 是无符号长整形,volatile 是一个类型限定符,如const一样,当使用volatile限定时,表示这个变量是依赖系统实现的,以为着这个变量会被其他程序或者计算机硬件修改,由于地址依赖于硬件,volatile就表示他的值会依赖于硬件。
        volatile 类型是这样的,其数据确实可能在未知的情况下发生变化。比如,硬件设备的终端更改了它,现在硬件设备往往也有自己的私有内存地址,比如显存,他们一般是通过映象的方式,反映到一段特定的内存地址当中,这样,在某些条件下,程序就可以直接访问这些私有内存了。另外,比如共享的内存地址,多个程序都对它操作的时候。你的程序并不知道,这个内存何时被改变了。如果不加这个voliatile修饰,程序是利用catch当中的数据,那个可能是过时的了,加了 voliatile,就在需要用的时候,程序重新去那个地址去提取,保证是最新的。归纳起来如下:
1. volatile变量可变允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容   
2. 访问该数据任何时候都会直接访问该地址处内容,即通过cache提高访问速度的优化被取消  
       对于((volatile unsigned long *) 0xE0028000)为随硬件需要定义的一种地址,前面加上“*”指针,为直接指向该地址,整个定义约定符号IOPIN代替,调用的时候直接对指向的地址寄存器写内容既可。这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中volatile关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。上述表达式拆开来分析,首先(volatile unsigned long *) 0xE0028000的意思是把0xE0028000强制转换成volatile unsigned long类型的指针,暂记为p,那么就是#define A *p,即A为P指针指向位置的内容了。这里就是通过内存寻址访问到寄存器A,可以读/写操作。
对于(volatile unsigned char *)0x20我们再分析一下,它是由两部分组成:
1)(unsigned char *)0x20,0x20只是个值,前面加(unsigned char *)表示0x20是个地址,而且这个地址类型是unsigned char ,意思是说读写这个地址时,要写进unsigned char 的值,读出也是unsigned char 。
2)volatile,关键字volatile 确保本条指令不会因C 编译器的优化而被省略,且要求每次直接读值。例如用while((unsigned char *)0x20)时,有时系统可能不真正去读0x20的值,而是用第一次读出的值,如果这样,那这个循环可能是个死循环。用了volatile 则要求每次都去读0x20的实际值。


那么(volatile unsigned char *)0x20是一个固定的指针,是不可变的,不是变量。而char   *u则是个指针变量。
再在前面加"*":*(volatile unsigned char *)0x20则变成了变量(普通的unsigned char变量,不是指针变量),如果#define i (*(volatile unsigned char *)0x20),那么与unsigned char i是一样了,只不过前面的i的地址是固定的。


那么你的问题就可解答了,(*(volatile unsigned char *)0x20)可看作是一个普通变量,这个变量有固定的地址,指向0x20。而0x20只是个常量,不是指针更不是变量。



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