定时器溢出竞争条件

Question

我正在使用一个带 16 位定时器的微控制器。当前值可以从寄存器中读取。但是我需要一个 32 位计数器。每次定时器溢出时，它都会产生一个中断。我当前的解决方案类似于下面的代码。每次计时器溢出时，变量 counter_high 都会递增。当前计数器值读取为 counter_high 和定时器寄存器的组合。

volatile uint16_t counter_high = 0;

uint32_t get_counter(void)
{
    return (counter_high << 16) | timer->counter;
}

void timer_overflow(void)
{
    counter_high++;
}

这似乎有效。但是我开始想知道如果在执行 get_counter() 时计时器溢出会发生什么？我可以获得 counter_high 的旧值与 timer->counter 的新值相结合，反之亦然。

是否有防止此问题的最佳做法？

Answer 1

阅读timer->counter前后阅读counter_high。如果 counter_high 的读取值没有改变，那么您就知道 timer->counter 没有在读取之间翻转，因此您可以信任从 timer->counter.

读取的值

但是，如果 counter_high 在两次读取之间发生变化，那么您知道 timer->counter 在两次读取之间的某个时间翻滚。这意味着你不能相信你从 timer->counter 读取的值，因为你不知道你是在翻转之前还是之后读取它。但是现在您知道 timer->counter 最近才翻车所以您可以再次阅读它并知道它不会第二次翻车。

uint32_t get_counter(void)
{
    uint32_t first_counter_high = counter_high;
    uint32_t counter_low = timer->counter;
    uint32_t second_counter_high = counter_high;
    if (first_counter_high != second_counter_high)
    {
        counter_low = timer->counter;  // Read timer->counter again, after rollover.
    }
    return (second_counter_high << 16) | counter_low;
}

定时器溢出竞争条件

Timer overflow race condition

timer

overflow

microcontroller