volatile

Описание
volatile - это ключевое слово, известное как квалификатор переменной, оно обычно используется перед типом переменной, чтобы изменить способ, которым компилятор и последующая программа обрабатывают переменную.

Объявление переменной volatile - это директива для компилятора. Компилятор - это программное обеспечение, которое переводит ваш код C / C++ в машинный код, который является набором команд для Atmega в Arduino.

В частности, он указывает компилятору загружать переменную из ОЗУ, а не из регистра хранения, который представляет собой временную ячейку памяти, в которой хранятся программные переменные и которыми ими управляют. При определенных условиях значение переменной, хранящейся в регистрах, может быть неточным.

Переменная должна быть объявлена как volatile всякий раз, когда ее значение может быть изменено чем-либо, находящимся вне участка кода, в котором она появляется, например, одновременно выполняющимся потоком. В Arduino единственное место, где это может произойти, - это участки кода, связанные с прерываниями, которые называются процедурами обработки прерываний.

int или long volatiles
Если измененная переменная больше байта (например, 16-битное int или 32-битное), то микроконтроллер не может прочитать ее за один шаг, потому что это 8-битный микроконтроллер. Это означает, что пока ваш основной участок кода (например, ваш цикл) считывает первые 8 бит переменной, прерывание может уже изменить вторые 8 бит. Это приведет к случайным значениям переменной.

Лекарство:
Пока переменная читается, прерывания необходимо отключить, чтобы они не могли вмешиваться в биты во время чтения. Есть несколько способов сделать это:
1. noInterrupts() - запрет прерываний
2. используйте макрос ATOMIC_BLOCK. Атомарные операции - это отдельные операции MCU - наименьшая возможная единица.

Пример
Модификатор volatile гарантирует, что состояние изменения переменной сразу же будут видны в loop(). Без модификатора volatile состояние переменной может быть загружено в регистр при входе в функцию и больше не будет обновляться до завершения функции.

// переключаем светодиод, когда вызывается прерывание.
// изменением состояния входного пина.

volatile byte changed = 0;

void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), toggle, CHANGE);
}

void loop() {
if (changed == 1) {
   // toggle() has been called from interrupts!

   // Reset changed to 0
   changed = 0;

   // Blink LED for 200 ms
   digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
   delay(200);
   digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
}

void toggle() {
changed = 1;
}

Чтобы получить доступ к переменной, размер которой превышает 8-битную шину данных микроконтроллера, используйте макрос ATOMIC_BLOCK. Макрос гарантирует, что переменная читается в атомарной операции, то есть ее содержимое не может быть изменено во время чтения.

#include // эта библиотека включает макрос ATOMIC_BLOCK.
volatile int input_from_interrupt;

// Где-то в коде, например внутри loop()
ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {
// code with прерывания заблокированы
int result = input_from_interrupt;
}