長(zhǎng)沙嵌入式培訓(xùn)地_如何調(diào)試復(fù)雜的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)？

小嵌

長(zhǎng)沙嵌入式培訓(xùn)地_如何調(diào)試復(fù)雜的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)？,   

隨著實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜程度不斷提高，低效率的調(diào)試方法的成本日益增加。鑒于當(dāng)前嵌入式應(yīng)用的復(fù)雜性還有繼續(xù)上升的趨勢(shì)，對(duì)這些系統(tǒng)的調(diào)試將成為加速產(chǎn)品上市和提供魯棒性最終產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。隨著應(yīng)用對(duì)多線程和中斷嵌套的使用，開(kāi)發(fā)商的大部分時(shí)間目前都花在調(diào)試上。應(yīng)用的實(shí)時(shí)屬性使得將伴隨同時(shí)發(fā)生多個(gè)事件的故障問(wèn)題孤立起來(lái)變得更為困難。本文將討論常見(jiàn)的調(diào)試問(wèn)題以及預(yù)防和檢查這些故障問(wèn)題的一些方法。

從歷史角度上來(lái)看，嵌入式應(yīng)用代碼的調(diào)試流程可以分為兩類。第一類調(diào)試流程是回答 “我的代碼現(xiàn)在執(zhí)行到哪里？” 的問(wèn)題。當(dāng)開(kāi)發(fā)商依靠打印語(yǔ)句或者LED的閃爍來(lái)指示應(yīng)用程序執(zhí)行到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的調(diào)試方法時(shí)，往往就屬于這種情形。如果開(kāi)發(fā)工具支持這種調(diào)試方法，可以沿著應(yīng)用應(yīng)當(dāng)程序應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的路徑插入斷點(diǎn)。第二類調(diào)試流程是幫助回答“我看到的這一數(shù)值是從哪里來(lái)的？”這一問(wèn)題。在這種情況下，人們往往依靠寄存器顯示窗口觀察變量信息、處理器內(nèi)存的內(nèi)容。人們還可以嘗試單步執(zhí)行，并且觀察所有這些數(shù)據(jù)窗口以了解某個(gè)寄存器狀態(tài)何時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，內(nèi)存位置何時(shí)得到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，抑或指針何時(shí)出現(xiàn)了誤用。

當(dāng)開(kāi)發(fā)商寫完全部代碼后，如果無(wú)需了解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，也沒(méi)有操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度需要考慮，那么就可以利用這些調(diào)試方法使一個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行起來(lái)。然而，現(xiàn)在的情況并非如此。嵌入式處理器以超過(guò)600 MHz的速度運(yùn)行，并且擁有可支持Ethernet和USB等協(xié)議的嵌入式外設(shè)，它們支持功能齊備的操作系統(tǒng)，例如uClinux，而且這些操作系統(tǒng)所調(diào)度的各種應(yīng)用程序是由數(shù)千行代碼構(gòu)成。使用打印語(yǔ)句和利用LED來(lái)調(diào)試是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楝F(xiàn)在常常有如此之多的功能在執(zhí)行是不可能的，或者它們會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)I/O口，從而造成處理器性能大幅度下降。

也可能發(fā)生這樣的情況：處理器的工作速度是如此之快，以至于LED的亮滅速度會(huì)快到人眼無(wú)法察覺(jué)。另外現(xiàn)代的嵌入式系統(tǒng)通常支持?jǐn)帱c(diǎn)的設(shè)定，但是伴隨這些處理器所運(yùn)行的代碼數(shù)量，使得這種類型的斷點(diǎn)調(diào)試難以駕馭。中斷和多線程系統(tǒng)在代碼的任何一點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，可能都無(wú)法指示系統(tǒng)的正確狀態(tài)。由于斷點(diǎn)設(shè)置在物理內(nèi)存的某個(gè)地址上，索引不必了解線程的狀態(tài)。如果使用寄存器顯示方法，那么局部變量窗口和內(nèi)存窗口都將有助于隔離出所載入的不恰當(dāng)?shù)牧恐�，但是，由于這些是靜態(tài)化的工具，不能給出有意義的運(yùn)行中的調(diào)試信息，其適用性也常常很有限。

實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件最常見(jiàn)的調(diào)試問(wèn)題可以大致劃分為如下幾類：

1. 同步問(wèn)題

2. 內(nèi)存和寄存器訛誤（corruption）

3. 與中斷相關(guān)的問(wèn)題

4. 硬件配置問(wèn)題

5. 異常情況

同步問(wèn)題

在任何系統(tǒng)中，只要有多串序線程或者進(jìn)程都在運(yùn)行，而且是異步共享數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)必然存在同步問(wèn)題。對(duì)于共享數(shù)據(jù)的全部操作必須是原子化的，也就是說(shuō)，只有在一個(gè)線程或者進(jìn)程完成對(duì)數(shù)據(jù)的操作后，其它的線程才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

以圖1為例，線程A和線程B對(duì)共享變量“counter”進(jìn)行操作，A讓counter 增加，而B(niǎo)則讓counter減少。下方示出了線程A的counter++和線程B counter—的匯編代碼。假設(shè)線程B的優(yōu)先級(jí)要高于線程A，而線程A目前正在運(yùn)行，則線程B將被阻止。



舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)初始的計(jì)數(shù)值是2，而線程A是執(zhí)行線程。則線程A讀入計(jì)數(shù)值，并送入一個(gè)寄存器，在使其增加一個(gè)增量后，再將其寫回計(jì)數(shù)器變量上。

在可搶先的多線程系統(tǒng)中，高優(yōu)先級(jí)的線程的執(zhí)行可以搶先于低優(yōu)先級(jí)的線程。例如，假定線程A執(zhí)行Reg1 = Reg1+1指令后，一個(gè)事件喚醒線程B。此時(shí)，Reg1儲(chǔ)存量值3。現(xiàn)在線程B被喚醒（正如藍(lán)線所標(biāo)示的那樣），并讀入計(jì)數(shù)器的量值2（它尚未被線程A刷新）并將其量值減小到1。正如棕色的線所顯示的那樣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，線程A恢復(fù)運(yùn)行，將Reg1寫入計(jì)數(shù)器中，而該計(jì)數(shù)器的儲(chǔ)存量值為3。 在這個(gè)過(guò)程中，線程B的減量操作結(jié)果被丟棄。計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)的量值變?yōu)?，即線程A進(jìn)行一次增量后，線程B又進(jìn)行了一次減量操作。被竄改的鏈接表則是另一個(gè)例子。如果數(shù)據(jù)被一個(gè)線程和中斷例程共享，則也會(huì)出現(xiàn)上面的問(wèn)題，因?yàn)橹袛嗟膱?zhí)行與線程的執(zhí)行之間是異步關(guān)系。

同步化方面的問(wèn)題常常是很難進(jìn)行調(diào)試的，因?yàn)樗鼈內(nèi)�決于時(shí)序，是隨著軟件對(duì)數(shù)據(jù)的操作而隨機(jī)出現(xiàn)的。幸運(yùn)的是，這些問(wèn)題可以通過(guò)恰當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)任何共享數(shù)據(jù)來(lái)避免。大多數(shù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以提供同步化原語(yǔ)。開(kāi)發(fā)商 可以使用最適當(dāng)?shù)臋C(jī)制來(lái)保護(hù)共享數(shù)據(jù)，而不至于影響系統(tǒng)的性能。如果數(shù)據(jù)在多個(gè)線程之間共享，則開(kāi)發(fā)商將有如下的選擇：

a. 關(guān)閉調(diào)度器以便當(dāng)前的線程永遠(yuǎn)不會(huì)被其它線程搶先。（無(wú)調(diào)度區(qū)）

b. 使用信號(hào)兩（Semaphore）或者互斥信號(hào)量（Mutex）來(lái)保護(hù)共享數(shù)據(jù)。

c. 利用關(guān)鍵區(qū)域來(lái)進(jìn)行保護(hù)，即屏蔽所有的中斷。




開(kāi)發(fā)商必須從性能出發(fā)來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)選項(xiàng)。關(guān)閉調(diào)度器，將防止任何一種環(huán)境的切換，從而使得現(xiàn)在的線程能繼續(xù)執(zhí)行，直到調(diào)度器重新打開(kāi)為止。這種方法有一個(gè)負(fù)面的影響：它將阻止任何準(zhǔn)備好運(yùn)行的高優(yōu)先級(jí)的線程。這一現(xiàn)象被稱為優(yōu)先級(jí)倒置。將中斷關(guān)閉是最安全的方法，對(duì)于執(zhí)行時(shí)間短的情形來(lái)說(shuō)是理想選擇。于是，最差情況的中斷延遲就是所有未發(fā)生中斷的持續(xù)時(shí)間的總和。在硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)中斷功能可以被關(guān)閉的時(shí)間存在上限。

調(diào)試的一個(gè)小竅門就是，如果共享的數(shù)據(jù)被破壞，則編程者就應(yīng)當(dāng)首先檢查出任何一種多個(gè)線程或者中斷對(duì)共享數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行的操作。如果線程和中斷共享了數(shù)據(jù)，那么在線程代碼中必須將中斷關(guān)閉。如果數(shù)據(jù)在多個(gè)中斷例程之間共享的話，則中斷也應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉，因?yàn)楦邇?yōu)先級(jí)的中斷可以搶先于低優(yōu)先級(jí)的中斷。

在多線程的系統(tǒng)中，高優(yōu)先級(jí)的線程可以搶在低優(yōu)先級(jí)的線程之前執(zhí)行。因此，如果數(shù)據(jù)在多個(gè)線程間共享的話，則必須采用某種恰當(dāng)?shù)臋C(jī)制來(lái)保護(hù)被共享的數(shù)據(jù)。

另外一個(gè)同步化問(wèn)題則與線程優(yōu)先級(jí)的不恰當(dāng)?shù)姆峙溆嘘P(guān)。應(yīng)當(dāng)確保系統(tǒng)的初始化線程在引導(dǎo)時(shí)間內(nèi)就啟動(dòng)，并在生成其它的優(yōu)先級(jí)更高的線程之前，完成整個(gè)系統(tǒng)的初始化。例如，如果一個(gè)用于配置一個(gè)器件的低優(yōu)先級(jí)現(xiàn)場(chǎng)被一個(gè)使用該設(shè)備的高優(yōu)先級(jí)的線程搶先后，配置可能會(huì)完成，并可能會(huì)造成設(shè)備的故障。為了避免這種情形，開(kāi)發(fā)商應(yīng)當(dāng)使用操作系統(tǒng)所支持的信號(hào)量或者其它同步化的原語(yǔ)。

內(nèi)存和寄存器的數(shù)據(jù)訛誤

大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)都采用了平面化的內(nèi)存模式，也并沒(méi)有內(nèi)存管理單元（MMU），于是沒(méi)有硬件支持的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。即使采用能提供這種功能的處理器，也需要由開(kāi)發(fā)商來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)某些內(nèi)存區(qū)域的保護(hù)。進(jìn)程和線程將對(duì)其它進(jìn)程和線程的內(nèi)存空間有完全的訪問(wèn)權(quán)限。這可能會(huì)造成下面所描述的、各種類型的內(nèi)存訛誤問(wèn)題。

堆棧溢出

運(yùn)行時(shí)堆棧是在函數(shù)調(diào)用進(jìn)程中所使用的一種暫存空間，用于存儲(chǔ)局部變量。硬件寄存器指針（SP）將跟蹤堆棧指針的地址。如果你在高級(jí)的語(yǔ)言中編程，如C語(yǔ)音，則編譯器所生成的代碼將使用與C語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)間模型相一致的堆棧。運(yùn)行時(shí)間模式定義了變量是如何存儲(chǔ)在堆棧中的以及編譯器將如何使用堆棧。局部的變量被放置在當(dāng)前的堆棧中。下面給出的例子描述了在堆棧上采用的某些關(guān)鍵性的內(nèi)存。



當(dāng)堆棧指針超出了其所指定的邊界時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)堆棧溢出。這將造成內(nèi)存的訛誤，并最終造成系統(tǒng)的失效。在上述的實(shí)例中，如果總的堆棧內(nèi)存區(qū)不足以容納所有的局部變量，堆棧溢出就會(huì)發(fā)生。

調(diào)試的一個(gè)技巧就是，如果你擔(dān)心溢出，一個(gè)好的做法，就是將堆棧安排在內(nèi)存邊界上，這樣，如果在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了溢出，則仿真器將觸發(fā)一個(gè)硬件異常提示。

開(kāi)發(fā)商可以采用的一個(gè)技巧是，如果你擔(dān)心堆棧的溢出，你就應(yīng)當(dāng)考慮把它放在有效的內(nèi)存的邊界上。這樣，當(dāng)堆棧溢出時(shí)，設(shè)備將報(bào)告硬件異常，而不是造成其它內(nèi)存空間的訛誤。

在獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用中，運(yùn)行時(shí)間堆棧可能就已經(jīng)夠用。然而，在使用任何一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)線程和過(guò)程都將有自己的堆棧。考慮到性能方面的原因，大多數(shù)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的堆棧尺寸都是事先確定的，無(wú)法在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。這意味著，如果針對(duì)特定的線程/進(jìn)程所選用的堆棧尺寸不恰當(dāng)?shù)脑挘�堆棧溢出就�?huì)發(fā)生。

如果應(yīng)用大量使用局部變量（如陣列和大的結(jié)構(gòu)），則將不得不按比例為其分配堆棧的空間。人們可以利用malloc（） 來(lái)分配內(nèi)存，對(duì)嵌入式發(fā)展的看法, 嵌入式系統(tǒng)生活實(shí)例, 民漢嵌入式居住方案, 嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法, 嵌入式測(cè)試專業(yè), 嵌入式咖啡機(jī)打奶泡, 嵌入式軟件培訓(xùn)學(xué)費(fèi), 常見(jiàn)的嵌入式內(nèi)核, soc與嵌入式, 嵌入式協(xié)議工程師, 嵌入式系統(tǒng)調(diào)試器, 科勒半嵌入式臺(tái)下盆, 嵌入式開(kāi)發(fā)要求配置, 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)程序, 矢量字庫(kù)嵌入式, 嵌入式實(shí)訓(xùn)方案, 同一個(gè)專業(yè)分嵌入式, 嵌入式打印機(jī)價(jià)格, 嵌入式的了解, 嵌入式開(kāi)發(fā)板的應(yīng)用, 或者將其設(shè)置為靜態(tài)的全局變量，具體是何種方法，則取決于實(shí)際應(yīng)用。

有些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可能會(huì)提供調(diào)試功能，例如保護(hù)位，以形成對(duì)堆棧溢出的防護(hù)。這些操作系統(tǒng)要么記錄關(guān)于堆棧溢出的錯(cuò)誤信息，要么提交一個(gè)異常報(bào)告，以便動(dòng)態(tài)地增加堆棧。最起碼當(dāng)前的大多數(shù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)都能報(bào)告堆棧以及已經(jīng)被線程和進(jìn)程所采用的堆棧的情況。

在任何中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，堆棧的分配方式都必須考慮到中斷服務(wù)例程所采用的空間。如果中斷例程的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使用當(dāng)前的執(zhí)行對(duì)象棧，則在這種情況下，每一個(gè)線程或進(jìn)程所擁有的最小的堆棧尺寸都應(yīng)大于或者等于執(zhí)行對(duì)象所要求的堆棧尺寸加上所有中斷例程累積起來(lái)所需要的最大的堆棧尺寸。

嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商必須掌握各種應(yīng)用鏈接庫(kù)。例如，第三方的庫(kù)可能會(huì)認(rèn)定堆棧上為其提供了空間。

　中斷服務(wù)例程代碼編寫時(shí)所出的問(wèn)題：

在嵌入式系統(tǒng)中，一般情況下，出于性能方面的考慮，中斷服務(wù)例程是以匯編形式編寫的。中斷本質(zhì)上是異步的，在應(yīng)用執(zhí)行中的任何時(shí)刻都有可能出現(xiàn)。匯編層次上的中斷例程最常見(jiàn)的問(wèn)題，是寄存器的訛誤。在中斷服務(wù)例程中所采用的寄存器所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，在寄存器被使用之前都必須被保存，而在從中斷服務(wù)例程返回之前，這些數(shù)據(jù)將被恢復(fù)。開(kāi)發(fā)商必須了解狀態(tài)寄存器的情況，而任何一種ALU的操作都會(huì)改變其狀態(tài)。在這種情形中，ISR應(yīng)該保存其狀態(tài)并進(jìn)行恢復(fù)，仿佛它是一個(gè)已被使用的寄存器一般。


如果中斷例程是用C語(yǔ)言編寫 的，它們的開(kāi)發(fā)也是為了使用當(dāng)前的堆棧，則開(kāi)發(fā)商就應(yīng)該針對(duì)堆棧溢出情況進(jìn)行防護(hù)，即每個(gè)線程都應(yīng)該擁有足夠多的堆棧，來(lái)滿足中斷或者嵌套的中斷堆棧的要求。最好的做法，就是讓中斷例程的規(guī)模盡可能小，推遲處理過(guò)程，交給一個(gè)線程或者優(yōu)先級(jí)較低的中斷。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)商可以在中斷的開(kāi)始和結(jié)束部分添加診斷功能，對(duì)基礎(chǔ)的架構(gòu)中的寄存器的狀態(tài)進(jìn)行比較。

中斷嵌套可以讓一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的中斷搶先于低優(yōu)先級(jí)的中斷例程執(zhí)行。開(kāi)發(fā)商應(yīng)該考慮到堆棧要求的峰值，并為其分配充足的空間（考慮最差的情況，即你的系統(tǒng)中的每一個(gè)中斷都被一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的中斷所搶先）。

而操作內(nèi)存映射寄存器（MMR）時(shí)，人們常常采用在線匯編以改善性能。例如，你在屏蔽中斷時(shí)，可能希望直接設(shè)定中斷屏蔽寄存器（IMASK）而不是執(zhí)行RTOS所提供的應(yīng)用軟件編程接口（API）。例如原子增加或減少操作常常是用匯編語(yǔ)言編寫的。在C函數(shù)中，這些宏匯編可能會(huì)被調(diào)用，在這種情況下，編譯器可能不了解在宏匯編中所使用的
寄存器。因此這會(huì)導(dǎo)致寄存器的訛誤。有些編譯器具有匯編的擴(kuò)展版，可以將關(guān)于這些函數(shù)的更多的信息傳遞給編譯器，例如已被使用的寄存器、代碼在內(nèi)存中的位置等等。這將使得編譯器可以生成恰當(dāng)?shù)拇�碼。

有時(shí)，某些函數(shù)是以匯編語(yǔ)言編寫的，將被C函數(shù)所調(diào)用。如果匯編代碼并未按照C函數(shù)運(yùn)行時(shí)間調(diào)用規(guī)范來(lái)編寫，即按照編譯器所要求的那樣進(jìn)行，則會(huì)導(dǎo)致參數(shù)傳遞（argument passing）無(wú)效和訛誤。例如，C函數(shù)運(yùn)行時(shí)間模型可以規(guī)定前兩個(gè)參量必須通過(guò)寄存器R0和R1來(lái)傳遞，則匯編的實(shí)現(xiàn)方式就必須按照這種語(yǔ)法來(lái)編寫。在另一種情況下，運(yùn)行時(shí)間模型可能需要存儲(chǔ)堆棧上的函數(shù)的返回地址。如果匯編的實(shí)現(xiàn)方法并不符合運(yùn)行時(shí)間模型，則它可能會(huì)攪亂某些 寄存器，并帶來(lái)系統(tǒng)的故障。如果開(kāi)發(fā)商使用混合模式的語(yǔ)言來(lái)避免這種類型的問(wèn)題的話，開(kāi)發(fā)商就必須清楚運(yùn)行時(shí)間模型。

編譯器：

編譯器的優(yōu)化，即使實(shí)現(xiàn)了邏輯上的正確性，有時(shí)也仍然會(huì)造成故障。采用低水平的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這一問(wèn)題特別關(guān)鍵。重排指令是實(shí)現(xiàn)更高性能的常用方法，因?yàn)樘幚砥鞒３ＶС謫蝹�(gè)周期內(nèi)執(zhí)行多條指令。因此，編譯器將試圖調(diào)度指令，使得所有的指令時(shí)間片都得到充分的利用，即使這意味著在寄存器使用前很久就載入數(shù)據(jù)，或者在數(shù)值被計(jì)算完畢后很久，也讓內(nèi)存保持載入的數(shù)據(jù)。請(qǐng)看附圖，其中描述了這種內(nèi)存的移動(dòng)是如何發(fā)生的。



例如，假設(shè)一個(gè)設(shè)備必須在向其發(fā)任何指令前就完成初始化。編譯器可能會(huì)移動(dòng)指令位置，以便改善性能。這可能會(huì)造成設(shè)備的故障。如果你的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器調(diào)試后的版本是可行的，而采用經(jīng)過(guò)優(yōu)化的版本時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障，那么你會(huì)想查看設(shè)備的初始化中是否有被移動(dòng)的指令。你可能不得不采用恰當(dāng)?shù)木幾g器指南以便指導(dǎo)編譯器不去對(duì)每條基本函數(shù)執(zhí)行這樣的優(yōu)化，而不至于損失性能。

有時(shí)，將代碼從一個(gè)架構(gòu)移植到另一種架構(gòu)上，也會(huì)帶來(lái)某種數(shù)據(jù)類型上的問(wèn)題。例如，一種架構(gòu)內(nèi)的整數(shù)可能是32 bit的，而其它的架構(gòu)中可能是48 bit或者64 bit的。這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失效或者被截?cái)唷?

異常所帶來(lái)的問(wèn)題

如果異常是與程序的執(zhí)行相同步的，則這往往是一種不當(dāng)?shù)牟僮鞯慕Y(jié)果，例如零作為除數(shù)所造成的異常。某些異常則是架構(gòu)所特有的。處理異常的最佳方法是采用缺省的異常處理器，并在出現(xiàn)異常時(shí)檢查異常出現(xiàn)的環(huán)境。異常所處的環(huán)境背景是寄存器量值的集合，包括狀態(tài)寄存器。大多數(shù)架構(gòu)將擁有一個(gè)指令地址寄存器，用來(lái)保存造成問(wèn)題的指令地址。在多數(shù)情況下，要知道一個(gè)異常是如何發(fā)生的并不難，但是，是何種指令路徑可以隔離出這一失效，則是調(diào)試時(shí)棘手的地方。有些架構(gòu)支持跟蹤，即讓你可以看到程序順序執(zhí)行的指令的歷史。這將給出造成異常的指令順序的某些細(xì)節(jié)信息。內(nèi)存和寄存器訛誤則是造成異常及程序邏輯錯(cuò)誤的主要原因。通過(guò)細(xì)致檢查造成異常的內(nèi)存指向或者寄存器，將可以縮小問(wèn)題的范圍。

不能執(zhí)行錯(cuò)誤檢驗(yàn)的代碼會(huì)造成內(nèi)存的訛誤

由于性能方面的原因，開(kāi)發(fā)商可能會(huì)放棄對(duì)錯(cuò)誤的檢查。跳過(guò)錯(cuò)誤檢查將讓內(nèi)存泄漏等事件無(wú)法為人所知，而最終導(dǎo)致內(nèi)存訛誤。例如，如果malloc（）出現(xiàn)故障，而由于返回的值并未得到檢驗(yàn)，則開(kāi)發(fā)商將開(kāi)始覆蓋在內(nèi)存的地址0x0地址所寫入的量值，在很多嵌入式系統(tǒng)中，這則是一個(gè)有效的內(nèi)存區(qū)域。一個(gè)技巧是，讓某些地址0x0處的內(nèi)存控制，以便排查出任何一種潛在的訛誤。某些處理器架構(gòu)就容許應(yīng)用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總線的活動(dòng)，從而能抓住相應(yīng)事件。

探尋架構(gòu)特有的功能:

大多數(shù)嵌入式處理器都支持某種層次上的調(diào)試功能。內(nèi)置的跟蹤單元就是一種得到硬件支持的跟蹤機(jī)制。例如，ADI公司的Blackfin處理器系列就具有硬件跟蹤單元，它可以跟蹤至少16路的時(shí)序控制器的訪問(wèn)。當(dāng)硬件跟蹤緩沖器充滿后，就會(huì)產(chǎn)生跟蹤異常。使用這種跟蹤單元后，人們可以構(gòu)建出完整的執(zhí)行路徑。所提供的跟蹤輸出來(lái)自于一種可以免費(fèi)提供的工具（http://www.blackfin.org/） ，它可以構(gòu)造完整的執(zhí)行路徑。




觀察點(diǎn)：

觀察點(diǎn)可以讓你監(jiān)測(cè)特定的內(nèi)存位置或者內(nèi)存塊區(qū)正在被更改時(shí)出現(xiàn)的情況。觀察點(diǎn)可以監(jiān)測(cè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線傳送，如果在觀察點(diǎn)寄存器中，發(fā)現(xiàn)任何匹配的對(duì)象，則讓處理器暫停。如果一個(gè)特定內(nèi)存位置不斷出現(xiàn)訛誤，則觀察點(diǎn)就非常有用。對(duì)內(nèi)存塊區(qū)進(jìn)行觀察以查看是否有任何正在損毀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的惡意代碼。

大多數(shù)當(dāng)前的調(diào)試環(huán)境都容許對(duì)內(nèi)存和寄存器的內(nèi)容進(jìn)行修改。有時(shí)，修改寄存器的內(nèi)容，可以讓我們洞察何處出現(xiàn)了故障。例如，通過(guò)更改程序計(jì)數(shù)器，你可以迫使程序在特定函數(shù)出現(xiàn)時(shí)恢復(fù)執(zhí)行。必須謹(jǐn)慎地對(duì)恰當(dāng)?shù)募拇嫫髟O(shè)定恰當(dāng)?shù)牧恐�，具體方式則取決于處理器C函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間模型。另外一個(gè)有用的寄存器是IMASK，如果你正在調(diào)試任何一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，則調(diào)試（分步深入時(shí)）進(jìn)程中任何時(shí)刻都會(huì)出現(xiàn)中斷。由于
調(diào)試后的代碼不一定處于關(guān)鍵區(qū)，你可能幾乎時(shí)時(shí)刻刻都要訪問(wèn)中斷的例程。你可能無(wú)法屏蔽中斷，因?yàn)樗鼈冏屇愕南到y(tǒng)完成設(shè)定，并運(yùn)行起來(lái)。例如，任何系統(tǒng)中的定時(shí)器的中斷都可能會(huì)被觸發(fā)。更好的方法是對(duì)IMASK寄存器進(jìn)行編輯，將所有的中斷都屏蔽掉，直到你調(diào)試完代碼為止。

結(jié)論：

總之，由于調(diào)試是開(kāi)發(fā)過(guò)程的最后步驟，因此它將對(duì)產(chǎn)品上市時(shí)間造成直接的影響。調(diào)試本身也是難以調(diào)度的，因?yàn)樗�發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題在復(fù)雜性和可避免性方面都大相徑庭，上面所討論的是一些在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)期間常見(jiàn)的問(wèn)題。這些調(diào)試技巧和提示旨在著重強(qiáng)調(diào)節(jié)省時(shí)間，因此在開(kāi)發(fā)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)代的開(kāi)發(fā)工具和擁有豐富調(diào)試功能的處理器能夠改善投資收益。

作者：ADI公司