PIC18F67K22中uint8_t类型sec变量赋值低数值时程序崩溃求助

• 毫秒定时器每毫秒触发标志，每1000毫秒重置ms变量功能正常；
• 尝试每10秒（调试用）重置sec变量时，程序直接停止运行；
• 将sec赋值为小于10的数值就会导致崩溃，赋值大于10则正常，执行sec--操作也会触发崩溃。

问题定位在CLK_ISR中断函数中，以下是最小复现代码：

main.c #

#include "fuses.h"

#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <xc.h>

#include "clock.h"
#include "interrupt.h"
#include "LCDSerialTerminalMaster.h"

uint8_t prevSec = 0;

void main(void)
{
    // disable comparators
    CM1CONbits.CON = 0;
    CM2CONbits.CON = 0;
    CM3CONbits.CON = 0;
    // disable analog input
    ADCON0bits.ADON = false;
    ANCON0 = 0;
    ANCON1 = 0;
    ANCON2 = 0;
    
    INT_Init();
    CLK_Init();
    LCD_Init();

    
    while(1)
    {
        if(CLK_GetSec() != prevSec)
        {
            prevSec = CLK_GetSec();
            
            LCD_Write();
        }
    }
    
}

interrupt.c #

#include <stdbool.h>

#include "interrupt.h"

#include "clock.h"
#include "pin.h"
void INT_Init(void)
{
    // Enable Interrupt Priority Vectors
    IPEN = 1;

    // RCI - high priority
    UART1_RC_IP = 1;
    UART2_RC_IP = 1;
    
    UART1_TX_IP = 0;
    UART2_TX_IP = 0;

    MASTER_SYNC_IP = 1;
    
    INT_Toggle(true);
}

void INT_Toggle(bool toggle)
{
    INT_ToggleHigh(toggle);
    INT_ToggleLow(toggle);
}

void INT_ToggleHigh(bool toggle)
{
    INTCONbits.GIEH = toggle;
}

void INT_ToggleLow(bool toggle)
{
    INTCONbits.GIEL = toggle;
}

void __interrupt() INT_InterruptManagerHigh(void)
{
    
    if(PIR4bits.CCP4IF)
        CLK_ISR();
    
}

clock.c #

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <xc.h>

static uint8_t hour = 0;
static uint8_t min = 0;
static uint8_t sec = 0;
static volatile uint16_t ms = 0;

void CLK_Init(void)
{
    T3CONbits.TMR3CS = 0b00; // Source = Fosc/4
    T3CONbits.SOSCEN = 0b1;  // SOSC disabled
    T3CONbits.T3CKPS = 0b00; // Prescaler 1:1

    CCP4CONbits.CCP4M = 0b1011; // Compare Mode: Special Event Trigger, reset TMR3 on CCP4 match
    CCPTMRS1bits.C4TSEL = 0b01; // TMR3/TMR4

    // set compare value to 5000
    CCPR4L = 136;
    CCPR4H = 19;

    // Disable TMR3 interrupt.
    PIE2bits.TMR3IE = 0;

    // clear CCP4 interrupt.
    PIR4bits.CCP4IF = 0;

    // enable CCP4 interrupt.
    PIE4bits.CCP4IE = 1;
    IPR4bits.CCP4IP = 1;

    // Start the Timer by writing to TMRxON bit.
    T3CONbits.TMR3ON = 1;
}

void CLK_GetTime(char *buffer)
{
    sprintf(buffer, "%02hhu:%02hhu:%02hhu", hour, min, sec);
}

uint8_t CLK_GetSec(void)
{
    return sec;
}

void CLK_ISR(void)
{   
    PIR4bits.CCP4IF = 0;
    ms++;
    if(ms == 1000)
    {
        ms = 0;
        sec++;
        if(sec == 10)
        {
            sec = 0;
            min++;
            if(min == 60)
            {
                min = 0;
                hour++;
                if(hour == 24)
                    hour = 0;
            }
        }
    }
}

问题根源分析 #

1. 变量未加volatile修饰：sec、min、hour是中断函数会修改的变量，但未声明为volatile，编译器会对这些变量做缓存优化，导致主程序读取到旧值，引发逻辑混乱。
2. 无中断保护的变量读写：主程序读取sec时，若中断触发修改该变量，可能出现读取不完整的情况，尤其在编译器优化后，这种异步访问会导致系统行为异常。
3. 定时器配置误差：当前CCPR4配置值对应2.5ms触发一次中断（而非预期的1ms），导致ms计数逻辑错误，间接引发时间更新逻辑混乱。
4. 高频LCD操作阻塞：当sec频繁变化时，LCD_Write()被高频调用，若该函数耗时较长，会阻塞中断响应，最终导致系统崩溃。

修复方案 #

1. 为中断变量添加volatile修饰 #

修改clock.c中的变量声明，确保编译器不会缓存这些异步修改的变量：

static volatile uint8_t hour = 0;
static volatile uint8_t min = 0;
static volatile uint8_t sec = 0;
static volatile uint16_t ms = 0;

2. 读取变量时添加中断保护 #

在读取中断修改的变量前，临时关闭高优先级中断，避免读写冲突：

uint8_t CLK_GetSec(void)
{
    uint8_t temp_sec;
    INTCONbits.GIEH = 0; // 关闭高优先级中断
    temp_sec = sec;
    INTCONbits.GIEH = 1; // 恢复中断
    return temp_sec;
}

void CLK_GetTime(char *buffer)
{
    uint8_t temp_hour, temp_min, temp_sec;
    INTCONbits.GIEH = 0;
    temp_hour = hour;
    temp_min = min;
    temp_sec = sec;
    INTCONbits.GIEH = 1;
    sprintf(buffer, "%02hhu:%02hhu:%02hhu", temp_hour, temp_min, temp_sec);
}

3. 修正定时器CCPR配置 #

假设系统时钟为8MHz，要实现1ms触发一次中断，CCPR4应设置为2000（对应0x07D0）：

// 替换原CCPR赋值代码
CCPR4L = 0xD0;
CCPR4H = 0x07;

4. 优化LCD更新逻辑 #

如果LCD_Write()耗时较长，可将显示数据存入缓冲区，在主循环中分批处理，避免长时间阻塞中断响应。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wesley Kienhuis