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c - 减去两个 uint32_t 变量会产生一种溢出的结果？

问题描述

我正在编写一个stm8s微控制器，我正在使用STVDIDE 和COSMIC编译器。

两个变量相减的结果uint32_t保存在另一个uint32_t变量中。有时，这个过程会产生一个奇怪的值。这个奇怪的值始终是最高有效位设置为的预期值1s。

这是我的代码片段：

static uint32_t lastReceivedLed = 0;
uint32_t timeSinceLast = 0;

timeSinceLast = IL_TimTimeNow() - lastReceivedLed;

if(timeSinceLast > 2500U)
{
      Inhibitor = ACTIVE;  // HERE IS MY BREAKPOINT
}

这是如何IL_TimTimeNow()定义的：

volatile uint32_t IL_TimNow = 0;

uint32_t IL_TimTimeNow(void)
{
    return IL_TimNow; // Incremented in timer ISR
}

以下是调试会话中的一些实际值：

在此处输入图像描述

timeSinceLast应该865280 - 865055 = 225 = 0xE1

但是，编译器计算出来的结果是4294967265 = 0xFFFFFFE1

请注意，最低有效字节是正确的，而其余字节1s在编译器的结果中设置为！

另请注意，这种情况只会偶尔发生一次。否则，它会按预期完美运行。

这是溢出吗？什么会导致这种情况？

标签： cembeddedoverflow

解决方案

调试器中显示的值为：

  • IL_TimNow = 865280
  • 最后收到的 LED = 865055
  • timeSinceLast = 4294967265

请注意，当您将 -31 转换为uint32_t. 这表明在减法之前IL_TimNow返回的值实际上是 865055 - 31，即 865024。IL_TimTimeNow()lastReceivedLed - 31

IL_TimNow调试器中显示的值(865280)IL_TimNow与减法之前的值 (865024) 之间的差值为 256。此外，两个值的最低有效 8 位均为零。这表明在最低有效字节回绕到 0 并且下一个字节正在递增时，正在读取该值。中的评论IL_TimTimeNow()说// Incremented in timer ISR。由于 8 位微控制器一次只能读取一个字节，因此似乎IL_TimNow在函数读取四个字节时发生了定时器 ISR。

有两种方法可以解决问题。第一种方法是在读取IL_TimTimeNow()的值时禁用定时器中断。IL_TimNow所以IL_TimTimeNow()函数可以改成这样：

uint32_t IL_TimTimeNow(void)
{
    uint32_t curTime;

    disable_timer_interrupt();
    curTime = IL_TimNow;
    enable_timer_interrupt();
    return curTime;
}

但是，您需要检查是否暂时禁用定时器中断只会导致中断被延迟，而不是完全跳过（否则您将丢失定时器滴答声）。

解决问题的另一种方法是继续读取IL_TimNow，IL_TimTimeNow()直到获得两个相同的值。所以IL_TimTimeNow()函数可以改成这样：

uint32_t IL_TimTimeNow(void)
{
    uint32_t prevTime, curTime;

    curTime = IL_TimNow;
    do
    {
         prevTime = curTime;
         curTime = IL_TimNow;
    } while (curTime != prevTime);
    return curTime;
}

通常会有一次循环迭代do ... while，读取IL_TimNow两次。偶尔会有循环的两次迭代，读IL_TimNow三遍。在实践中，我不希望循环的迭代超过两次，但该函数也可以处理它。

上面的一个不太安全但可能稍微快一点的版本是IL_TimNow在最低有效字节为 0 时只读取两次：

uint32_t IL_TimTimeNow(void)
{
    uint32_t curTime;

    curTime = IL_TimNow;
    if ((curTime & 0xFF) == 0)
    {
        // Least significant byte possibly just wrapped to 0
        // so remaining bytes may be stale. Read it again to be sure.
        curTime = IL_TimNow;
    }
    return curTime;
}

如果性能不是问题，请使用更安全的版本之一。

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