使用 struct 保护 ISR 中的全局变量

Question

我多次听说全局变量如果不小心使用会“危险”。保护全局变量（或指示 reader 与代码的哪一部分相关）的一种方法是使用 struct 并将所有全局变量作为成员放入其中。

术语“全局保护”指的是不能意外修改某些 xxx 源文件中的全局值。使用 struct，您可以向 reader（或您自己）澄清可能使用此全局结构的成员的位置，因此变量功能的不确定性较小。

我试图在我的项目中实现这个，我认为这是一个好主意，因为我计划在未来使用更多的 ISR。为了防止意图不明或错误的代码，使用了全局变量保护的上层方法。但是得出的结论是，如果必须在结构内部访问结构，那么新的变量组织看起来会更糟，因为代码的可读性在很大程度上降低了（我的意见）。

这是我用于按钮去抖动的代码片段。异或两个成员看起来像一条讨厌的长“蛇”，但如果不需要某些变量组织（内部结构），可以写成 change = new ^ old。

/*** HEADER FILE ***/

/** Button state structure **/
typedef struct {
    uint16_t old;
    uint16_t new;
    uint16_t change;
} state;

/** Protect ISR globals within structure **/
typedef struct {
    state buttonState;
    uint16_t isPortStable;
    uint16_t countStableStates[BTN_COUNT];
    uint32_t tick;
} debounceISR;

debounceISR DB;   // !! Keep struct name short to affect readability as little as possible !!

/*** SOURCE FILE ***/

/* Read keyboard and check for transitions */
DB.buttonState.new = BTN_PORT;
DB.buttonState.change = DB.buttonState.new ^ DB.buttonState.old;
DB.buttonState.old = DB.buttonState.new;

从长远来看运行我想防止全局变量在用户（编码人员）不知情的情况下进行干扰，并随着一个项目中 ISR（以及全局变量）数量的增加而导致复杂的问题。

是否有任何替代方案可以满足此类需求？在使用 ISR 时，我是否应该倾向于使用指针和静态变量以避免全局变量？

Answer 1

阅读https://www.embedded.com/a-pox-on-globals。

你的起始前提是一个谬论，你还有一个全局，它只是一个结构。怀疑全局变量是“坏的”是不够的，你必须了解问题是什么以及如何解决它们。这不是一个单一的问题，它们不能通过一种单一的技术来解决，在这种情况下，你提出的技术根本不是解决方案。

ISR 共享和状态数据对象应在与 ISR 本身相同的源文件中声明为静态（如果您愿意，在一个结构中，这是有意义的——即变量是相关的）。如果数据对象是共享的，那么同一个源应该包含访问器函数，而且是你在头文件中声明的访问器，而不是数据对象。

然后访问器可以包含代码来处理数据一致性和原子访问，以及施加 read/write 限制和范围检查等。

此外，当您需要调试对任何共享数据对象的访问时，访问器会为您提供一个放置断点的位置以捕获所有访问。

除了上面的 A Pox in Globals 文章，您还可以阅读 https://www.embedded.com/introduction-to-the-volatile-keyword/。您的 ISR 共享数据必须至少声明 volatile。

使用 struct 保护 ISR 中的全局变量

Using struct to protect globals inside ISR

c

embedded

struct

global-variables

isr