C 哪些变量类型/大小是STM32微控制器上的原子变量？

以下是STM32微控制器上的数据类型：

这些微控制器使用32位ARM核心处理器

哪些数据类型具有自动原子读取和原子写入访问权限

我很确定所有32位数据类型都可以（因为处理器是32位的），而所有64位数据类型都不能（因为读或写一个64位字至少需要2个处理器操作），但是

bool

（1字节）和

uint16\u t

/

int16\u t

（2字节）呢

上下文：我在STM32上的多个线程之间共享变量（单核，但多线程，或者在中称为“任务”），我需要知道是否需要通过关闭中断、使用互斥体等来强制原子访问

更新：

参考此示例代码：

volatile bool shared_bool;
volatile uint8_t shared u8;
volatile uint16_t shared_u16;
volatile uint32_t shared_u32;
volatile uint64_t shared_u64;
volatile float shared_f; // 32-bits
volatile double shared_d; // 64-bits

// Task (thread) 1
while (1)
{
    // Write to the values in this thread.
    // What I write to each variable will vary. Since other threads
    // are reading these values, I need to ensure my *writes* are atomic, or else
    // I must use a mutex to prevent another thread from reading a variable in the middle
    // of this thread's writing.
    shared_bool = true;
    shared_u8 = 129;
    shared_u16 = 10108;
    shared_u32 = 130890;
    shared_f = 1083.108;
    shared_d = 382.10830;
}

// Task (thread) 2
while (1)
{
    // Read from the values in this thread.
    // What thread 1 writes into these values can change at any time, so I need to ensure
    // my *reads* are atomic, or else I'll need to use a mutex to prevent the other 
    // thread from writing to a variable in the midst of reading
    // it in this thread.
    if (shared_bool == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_u8 == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_u16 == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_u32 == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_u64 == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_f == whatever)
    {
        // do something
    }
    if (shared_d == whatever)
    {
        // do something
    }
}

在上面的代码中，我可以在不使用互斥锁的情况下为哪些变量执行此操作？我的怀疑如下：

volatile bool

：安全--无需互斥

volatile uint8\u t

：安全--无需互斥

volatile uint16\u t

：安全--无需互斥

volatile uint32\u t

：安全--无需互斥

volatile uint64\u t

：不安全--必须使用关键节或互斥锁

volatile float

：安全--无需互斥

volatile double

：不安全--必须使用关键部分或互斥锁 FreeRTOS的关键部分示例：
-

相关，但不回答我的问题：

（我自己关于8位AVR[和Arduino]微控制器原子性的问题和回答）：

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取决于你所说的原子

如果不是简单的加载或存储操作，如

a += 1;

那么，并非所有类型都是原子的

如果是简单的存储或加载运算，32位、16位和8位数据类型是原子的。如果寄存器中的值必须标准化，则8和16位存储和加载可能不是原子的

如果硬件支持位带，那么如果使用位带，则支持位带的内存区域中的位操作（设置和重置）是原子的

注意。

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如果您的代码不允许未对齐操作，则8位和16位操作可能不是原子操作。

有关此问题的最终确定答案，请直接跳到下面标题为“我的问题的最终答案”的部分

2018年10月30日更新：我无意中引用了（稍微）错误的文档（但上面说的是完全相同的事情），所以我在这里的回答中修复了它们。有关详细信息，请参阅本答案底部的“2018年10月30日变更注释”

我肯定不理解这里的每一个字，但是ARM v7-M架构参考手册（；）（不是技术参考手册[TRM]，因为它没有讨论原子性）验证了我的假设：

所以…我认为我问题底部的7个假设都是正确的。[2018年10月30日：是的，这是正确的。详情见下文。]

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2018年10月29日更新：

还有一个小道消息： FreeRTOS创始人、专家和核心开发人员Richard Barry在

tasks.c

中指出

/*由于变量的类型为BaseType\u t，因此不需要临界段*/

…在STM32上读取“无符号长”（4字节）易失性变量时这意味着，他至少100%确定4字节读写在STM32上是原子的。他没有提到较小的字节读，但对于4字节读，他完全肯定。我必须假设4字节变量是本机处理器的宽度，而且，这对于实现这一点至关重要

例如，在FreeRTOS v9.0.0的

tasks.c

中，第2173-2178行：

UBaseType_t uxTaskGetNumberOfTasks( void )
{
    /* A critical section is not required because the variables are of type
    BaseType_t. */
    return uxCurrentNumberOfTasks;
}

他用的正是这个短语

/*由于变量的类型为BaseType\u t，因此不需要临界段*/

…位于此文件中的两个不同位置

我问题的最终答案：所有类型的原子“算术”都可以由CPU核心寄存器处理

它可以是任何类型，一个或四个字节取决于体系结构和指令集

但是修改内存中的任何变量至少需要3个系统步骤：RMW=读取内存以注册、修改寄存器和将寄存器写入内存。

所以，只有当您控制CPU寄存器的使用时，原子修改才有可能，这意味着需要使用纯汇编程序，而不使用C或Cpp编译器

当您使用C\Cpp编译器时，它会将全局或全局静态变量放在内存中，因此C\Cpp不会提供任何原子操作和类型

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注：例如，您可以使用“FPU寄存器”进行原子修改（如果您确实需要），但您必须对编译器和RTO隐藏该体系结构具有FPU。

这将是特定芯片的ARM指令集手册的目的？可能的副本您必须查看汇编代码。您是否试图防御在相同数据上运行的两个内核，或者在一个写的中间被打断以在同一个内核上的另一个线程？后者：“在一个写的中间被打断，以达到同一个内核上的另一个线程”。谢谢你的回答。请查看mu更新的问题，并查看是否可以更明确地验证我的怀疑。顺便说一句，

a+=1

是两个操作，不是原子操作。同意。几年前，我在一个8位AVR处理器上通过增加（不是原子操作）一个本来具有原子读写能力的8位变量，艰难地学会了这一点。@zneak no，只有当操作是RMW时，否则它是原子的。它可能不是一致的（缓存），而是原子的。如果该操作是原子的，则多个内核同时尝试该操作将成功。事实并非如此，如果在一个循环中有两个内核这样做，那么肯定会损失一些增量

UBaseType_t uxTaskGetNumberOfTasks( void )
{
    /* A critical section is not required because the variables are of type
    BaseType_t. */
    return uxCurrentNumberOfTasks;
}