volatile by 下家山

nemon

【楼主按曰】这个帖子的深度显然和下家山的自我介绍“02年接触ARM和ucos,05年开始从事Linux及Rtems WiFi,camera,Ethernet等驱动开发工作”不相称，是入门级的，但是可以帮助初学者的

一：为什么要讲volatile
       因为，很多”面试官”自己找不到能够测试应聘者的好的方式，所以就google了一下，发现了”嵌入式经典的0x10个面试题”，于是乎就拿来直接问了。我想第一个想到用这个来提问应聘者的人绝对是值得我们仰慕的。
二：Volatile官方说明
Indicates that a variable can be changed by a background routine.
Keyword volatile is an extreme opposite of const. It indicates that a variable may be changed in a way which is absolutely unpredictable by analysing the normal program flow (for example, a variable which may be changed by an interrupt handler). This keyword uses the following syntax:
volatile data-definition;
Every reference to the variable will reload the contents from memory rather than take advantage of situations where a copy can be in a register.
翻译：
     表示一个变量也许会被后台程序改变.
        关键字volatile是与const绝然对立的。它指示一个变量也许会被某种方式修改，这种方式按照正常程序流程分析是无法预知的(例如，一个变量也许会被一个中断服务程序所修改)。这个关键字使用下列语法定义：
      volatile data-definition;
      变量如果加了volatile修饰，则会从内存重新装载内容，而不是直接从寄存器拷贝内容。
三：实例分析
         Volatile应用比较多的场合，在中断服务程序和cpu相关寄存器的定义。
比如，下面就是lpc2136 相关寄存器定义
/**************************
【By 下家山 Q群 75303301        上海松江文汇路928号258室    松江大学城
上海索漫科技  http://www.xiajiashan.com  专注嵌入式(ARM7,Cortex-M0,Cortex-M3,ARM9,linux)培训】**************************************/

/* Vectored Interrupt Controller (VIC) */
#define VICIRQStatus    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF000))
#define VICFIQStatus    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF004))
#define VICRawIntr      (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF008))
#define VICIntSelect      (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF00C))
#define VICIntEnable     (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010))
#define VICIntEnClr      (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF014))
#define VICSoftInt       (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF018))
#define VICSoftIntClear   (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF01C))
#define VICProtection    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF020))
#define VICVectAddr     (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF030))
#define VICDefVectAddr  (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF034))
#define VICVectAddr0    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF100))
#define VICVectAddr1    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF104))
#define VICVectAddr2    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF108))
#define VICVectAddr3    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF10C))
#define VICVectAddr4    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF110))
#define VICVectAddr5    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF114))
#define VICVectAddr6    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF118))
#define VICVectAddr7    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF11C))
#define VICVectAddr8    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF120))
#define VICVectAddr9    (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF124))
#define VICVectAddr10   (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF128))
#define VICVectAddr11   (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF12C))
也许有人看到这里有带出了跟本文无关的疑问，#define VICIntEnable     (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010))
是什么语法。
这里也一并介绍了：
先总结一句话，#define VICIntEnable     (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010))
其实就是定义一个指针变量。
那什么是指针变量呢，万变不离其宗！
我们看C里面对指针变量的定义：(大家可以去看谭浩强老师C语言第四版指针部分)
Int a;这里a是一个变量，是一个32位整形变量；
Int *p;同理，p也是一个变量，但他是一个指针变量，他可以存放一个地址，
如：p=&a，（p可以这样赋值），p存放的地址是变量a的地址。&是取地址符合。
那么*p是什么呢？
*p就是p所指向的内容。比如：
{
Int a;
Int *p;
a=100;
p=&a
}
那么*p就等于100;
但是，这里还有个问题，p本身的地址。如果想到了这里，我们就好介绍
，#define VICIntEnable     (*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010))
我们来做一个例比：
(*((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010))=========*p
那么这里 ((volatile unsigned long *) 0xFFFFF010)========p
这里0xFFFFF010就对应到p本身的地址。

首先，大家应该知道这是一个C语言里面的宏定义；然后，0xFFFFF010这个32位数，这个数的来源在lpc2136 datasheet，52page/270

1.jpg

所以，这个32位数是一个寄存器地址，要把一个32位数表示成地址怎么表示呢？
(unsigned long *) 0xFFFFF010，就是这样(也可以表示成(unsigned char *) 0xFFFFF010,前者表示这个地方可以存放32位数据，后者表示这个地址只能存放8位数据)。既然是地址，就像我们在超市里面的寄存包裹箱一样，是可以存放东西，而且可以取出东西的地方。我们叫可读写，当然有些地址是不能写的，只读的，比如这里面的VICIRQStatus..
    寄存器地址为什么要加volatile修饰呢，是因为，这些寄存器里面的值是随时变化的。比如，我们这里的中断状态寄存器VICIRQStatus ,当某个中断发生的时候，我们无法知道，那么这个状态寄存器的内容也是无法预知的。我们读取的时候，CPU就直接到内存里面取值，而不是到cache里面取值。
写于上海松江
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