如何使用一次只能读取32位的方法准确读取64位寄存器值？

问题描述

在过去的一次采访中遇到了这个问题，但没有得到反馈。

由于它是一个寄存器，我是否需要在访问寄存器之前禁用中断以防止数据损坏？考虑使用两个缓冲区，32 位和 64 位，并将 32 位缓冲区发送到 read32() 并将其相应地转移到 64 位缓冲区。让我们假设这是小端架构。

我在 repl.it 上写了一个快速示例代码（输出与寄存器值不匹配）

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

void read32(uint64_t *reg,uint32_t *buffer){
  memcpy(buffer,reg,4);
}

int main(void) {
  
  //register
  uint64_t reg = 0xAAAAAAAAFFFFFFFF;
  
  //buffers
  uint32_t buf_32 = 0;
  uint64_t buf_64 = 0;

  //read LSW
  read32(&reg,&buf_32);
  buf_64 |= buf_32; //add LSW

  //read MSW
  read32(&reg+4,&buf_32);
  buf_64 |= ((uint64_t)buf_32 << 32);
  
  printf("64 bit register value: 0x%lx\n",buf_64);
  return 0;
}

输出：

64 bit register value: 0x1ffffffff

解决方法

禁用中断不会阻止可能独立​​于代码序列而改变的 I/O 寄存器。

通常在两个大于架构宽度的硬件寄存器之间需要数据一致性时，硬件数据表或参考手册会建议如何读取数据 - 通常通过指定必须读取寄存器的顺序使用使之“安全”的硬件机制。

在其他情况下，该方法可能由寄存器的性质及其功能/行为决定。例如，如果您有两个 32 位定时器/计数器，其中一个溢出触发另一个增量，形成一个 64 位计数器，那么显然高位计数器只会在低位计数器溢出时发生变化。在这种情况下，您可以简单地读取低点，然后读取高点，如果低点已经结束，则重复：

uint32_t low_word = 0,high_word = 0;

do
{
    low_word = *low_reg_addr ;
    high_word = *high_reg_addr ;

} while( *low_reg_addr > low_word ) ;  // If low has wrapped,re-read

uint64_t full_word = (uint64_t)high_word << 32 | low_word;

所以如果高位寄存器读完后低位寄存器没有回卷，那么数据一定是一致的，循环退出。如果已换行，则数据可能不一致，必须重新读取。