多线程嵌入式软件中的原子操作

我一直在用 C 语言开发基于 RTOS 的嵌入式软件，并且遇到了有关从多个线程访问共享资源的问题。我有两个问题。第一个是在状态机中设置和获取状态变量的值。下面是 StateMachine“object”的头文件：

typedef enum{
  STATE_01,
  STATE_02,
  STATE_03,
  STATE_04
}state_e;

// state machine instance
typedef struct{
  state_e currState;
}StateMachine;

extern state_e GetState(StateMachine*);
extern void SetState(StateMachine*, state_e);

访问方法的实现如下：

state_e GetState(StateMachine *sm){
  return sm->currState;
}

void SetState(StateMachine *sm, state_e state){
  sm->currState = state;
}

我的问题是我不确定是否应该使用互斥体来控制对状态变量的访问。我的意思是在32位MCU上读写32位变量是原子操作。

第二个问题涉及读取包含无符号 32 位整数的数组中一项的值，其中每一位存储一位变量的值。 在这里我再次不确定是否有必要使用互斥体。出于与上述相同的原因，我认为不会，但我想听听一些更有经验的程序员的意见。位数组“对象”的关联头文件：

typedef struct{
  uint32_t BitsArray[NO_WORDS];
}BitsArray;

extern uint32_t GetWordValue(BitsArray*, uint8_t);

访问方法实现：

uint32_t GetWordValue(BitsArray *ba, uint8_t word){
 return *(ba->BitsArray + word);
}

谢谢你的任何想法。

你的两个问题确实是同一个问题。

32位MCU没有任何意义，除非你反汇编代码并验证操作确实是一个单指令。 C 代码通常不会出现这种情况。

通常，您有 2 个或更多指令，例如：“将值从堆栈加载到寄存器”、“使用寄存器执行操作”，在这种情况下，您的 MCU 有多少位并不重要。您可以在两条指令之间进行中断或上下文切换。

即使您可以验证机器代码是原子的，这也不一定是稳定的状态。对代码进行更改，添加更多变量，再次链接，突然之间以前原子的代码不再是原子的，反之亦然。

C 根本无法保证原子性。如果您不信任反汇编，还有一些替代方案：

• C11 _Atomic.
• 编写内联汇编程序。
• 使用互斥体或类似的同步机制。