“全局标志”来实现 ISR 和主循环 对一个全局数组的互斥访问。为什么是不可行的
本帖最后由 hubeiluhua 于 2025-7-8 10:21 编辑你想用一个“全局标志”来实现 ISR 和主循环 对一个全局数组的互斥访问。
✅ 理想设想是这样的：
volatile uint8_t lock = 0; // 全局互斥锁
volatile uint8_t buffer; // 共享数组
void ISR_Handler(void)
{
if (lock == 0) {
lock = 1;
buffer = 0x55; // 修改数组
lock = 0;
}
}
int main(void)
{
while (1) {
if (lock == 0) {
lock = 1;
buffer = 0xAA;// 也修改数组
lock = 0;
}
}
}
看起来两个地方都判断 lock == 0 再访问数组，设置为 1 表示“加锁”，用完后再释放。
❌ 实际问题在哪里？为什么这个“全局标志互斥”不可靠？
❗关键点：中断随时可能打断主程序执行，中断不管你是否“加锁”了
❌ 错误执行顺序可能如下：
假设 main() 正在进入临界区：
if (lock == 0) { // lock = 0，准备进入临界区
lock = 1; // 这里准备加锁…
此时，突然发生中断！
ISR 进入执行：
if (lock == 0) // lock 已经设为 1 了，但 ISR 是异步执行，它可能看到 lock 还没改
{
lock = 1; // ISR 也以为自己“安全”，其实错了
buffer = 0x55;// 与 main 同时访问 buffer
lock = 0;
}
中断返回后，main() 继续执行：
buffer = 0xAA; // 和 ISR 的访问冲突！
lock = 0;
❗最终结果：lock 根本无法阻止中断函数访问内存！
✅ 总结本质问题：
项目 说明
主函数运行中判断 lock=0 还没来得及设为1就被中断
ISR 运行时不受“主循环中的 lock”限制 因为中断是异步的，根本不会等待主函数“加完锁”
所以 ISR 和 main 同时访问数组 出现数据竞争、破坏、错乱
✅ 正确做法：使用关中断实现真正的互斥访问
volatile uint8_t buffer;
void ISR_Handler(void)
{
buffer = 0x55;// 直接写，因为 main 会关中断保护
}
int main(void)
{
while (1) {
__disable_irq(); // 关闭中断
buffer = 0xAA; // 安全访问
__enable_irq(); // 恢复中断
}
}
在 main 中访问共享数据时禁止中断，中断中再怎么激活也不会打断当前访问。这样就是真正的互斥。
❌ 为什么“全局标志互斥锁”行不通？
原因 解释
中断是异步优先级高 不管主函数有没有“设置锁”，中断随时都能发生
主函数不能阻止 ISR 执行 只能靠“关中断”机制
标志变量本身不受保护 改它的过程也会被中断打断
判断 lock==0 和 lock=1 不是原子操作 可能中断正好打断两个操作之间
✅ 什么时候可以用全局标志？
✔ 用于主循环等待中断事件：
volatile uint8_t data_ready = 0;
void USART_IRQHandler(void)
{
buffer = USART_ReceiveData();
data_ready = 1;
}
int main(void)
{
while (1) {
if (data_ready) {
__disable_irq(); // 保护临界区
process(buffer);
data_ready = 0;
__enable_irq();
}
}
}
✅ 总结
用法 是否可行 说明
主循环用 lock 标志尝试互斥 ISR ❌ 不行 ISR 是异步的，随时会抢占 main，不受 lock 控制
在主循环访问共享数据时关中断 ✅ 推荐 可以真正阻止 ISR 执行
中断中访问共享数据，无需加锁 ✅ 可行 假设主循环有保护
使用全局标志同步而不是互斥（如 data_ready） ✅ 可以 适合事件通知、状态切换
如果你有特定的代码片段或共享结构体内容，我可以帮你逐句分析需要不需要加锁，或者怎么用关中断保护临界区。
这个加锁实际是可行的，
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