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how to use the volatile keyword keil51 ?

       1. 例如對外部暫存器的讀寫。

        對有些外部裝置的暫存器來說,讀寫操作可能都會引發一定硬體操作,但是如果不加volatile,編譯器會把這些暫存器作為普通變數處理,例如連續多次的對同一地址寫入,會被優化為只有最後一次的寫入。實際上,網絡卡的資料傳送,就是按順序連續往一個同地址寫入資料,如果被優化,網絡卡將不能正常驅動。對於外部暫存器的讀寫,經常用 XBYTE,其實你看一下XBYTE的原型就知道了,裡面也是有個volatile的。

       2. 另一個使用場合是中斷。
       如果一個全域性變數,在中斷函式和普通函式裡都用到過,那最好對這個變數加volatile修飾。否則普通函式裡,可能會僅從暫存器裡讀取這個變數以便加快速度,而不去實際地址讀取該變數。

      很多人對Volatile都不太瞭解,其實Volatile是由於編譯器優化所造成的一個Bug而引入的關鍵字。
       int a = 10; 
       int b = a;
       int c = a;

      理論上來講每次使用a的時候都應該從a的地址來讀取變數值,但是這存在一個效率問題,就是每次使用a都要去記憶體中取變數值,然後再通過系統匯流排傳到CPU處理,這樣開銷會很大。所以那些編譯器優化者故作聰明,把a讀進CPU的cache裡,像上面的程式碼,假如a在賦值期間沒有被改變,就直接從CPU的cache裡取a的副本來進行賦值。但是bug也顯而易見,當a在賦給b之後,可能a已經被另一個執行緒改變而重新寫回了記憶體,但這個執行緒並不知道,依舊按照原來的計劃從CPU的cache裡讀a的副本進來賦值給c,結果不幸發生了。於是編譯器的開發者為了補救這一bug,提供了一個Volatile讓開發人員為他們的過失埋單,或者說提供給開發人員了一個選擇效率的權利。當變數加上了Volatile時,編譯器就老老實實的每次都從記憶體中讀取這個變數值,否則就還按照優化的方案從cache裡讀。

      volatile的本意是一般有兩種說法--1.“暫態的”;2.“易變的”。這兩種說法都有可行。但是究竟volatile是什麼意思,現舉例說明(以Keil-c與a51為例例子來自Keil FQA),看完例子後你應該明白volatile的意思了,如果還不明白,那隻好再看一遍了。

void main (void)
{
      volatile int i;
      int j;

      i = 1;    //1    不被優化 i=1
      i = 2;    //2    不被優化 i=1
      i = 3;    //3    不被優化 i=1

      j = 1;    //4    被優化
      j = 2;    //5    被優化
      j = 3;    //6    j = 3
}

 


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例2.

函式:

void func (void)
{
      unsigned char xdata xdata_junk;
      unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
      unsigned char t1, t2;

      t1 = *p;
      t2 = *p;
}

編譯的彙編為:

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            MOV       t1, A

000B F500           MOV       t2, A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000D 22              RET    

void func (void)
{
      volatile unsigned char xdata xdata_junk;
      volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
      unsigned char t1, t2;

      t1 = *p;
      t2 = *p;
}

編譯的彙編為:
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處

000B E0              MOVX      A,@DPTR
000C F500      R       MOV       t2,A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000E 22              RET

比較結果可以看出來,未用volatile關鍵字時,只從*p所指的地址讀一次
如在a處*p的內容有變化,則t2得到的則不是真正*p的內容。

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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處
             
        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處到下一句執行前,var如有變化則不會,如var=0xff; 則在
values[i] = var;得到的還是values[i] = 1;

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應用舉例:

例1.
#define DBYTE ((unsigned char volatile data    *) 0)

說明:此處不用volatile關鍵字,可能得不到真正的內容。
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例2.


#define TEST_VOLATILE_C

//***************************************************************
// verwendete Include Dateien
//***************************************************************
#if __C51__ < 600
    #error: !! Keil 版本不正確
#endif

//***************************************************************
// 函式 void v_IntOccured(void)
//***************************************************************
extern void v_IntOccured(void);

//***************************************************************
// 變數定義
//***************************************************************
char xdata cValue1;            //全域性xdata
char volatile xdata cValue2; //全域性xdata

/***************************************************************
// 函式: v_ExtInt0()
// 版本:
// 引數:
// 用途:cValue1++,cValue2++
//***************************************************************
void v_ExtInt0(void) interrupt 0 {
    cValue1++;
    cValue2++;
}       

//***************************************************************
// 函式: main()
// 版本:
// 引數:
// 用途:測試volatile
//***************************************************************

void main() {
char cErg;

//1. 使cErg=cValue1;
cErg = cValue1;

//2. 在此處模擬時手動產生中斷INT0,使cValue1++; cValue2++
if (cValue1 != cErg)
    v_IntOccured();

//3. 使cErg=cValue2;
cErg = cValue2;

//4. 在此處模擬時手動產生中斷INT0,使cValue1++; cValue2++
if (cValue2 != cErg)
    v_IntOccured();

//5. 完成
    while (1);

}

//***************************************************************
// 函式: v_IntOccured()
// 版本:
// 引數:
// 用途: 死迴圈
//***************************************************************
void v_IntOccured() {
    while(1);
}


模擬可以看出,在沒有用volatile時,即2處,程式不能進入v_IntOccured();
但在4處可以進入v_IntOccured();

 

 

常用情況

     1、中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile;
  2、多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile;
  3、儲存器對映的硬體暫存器通常也要加volatile說明,因為每次對它的讀寫都可能由不同意義