嵌入式开发：RTOS调试——处理计时问题

　　毫无疑问，当你开始在嵌入式开发中使用实时操作系统(RTOS)时，会有一个学习曲线。你将在更高的抽象层次上工作，使用或多或少的并行任务，而不仅仅是子例程，并且你需要考虑你的任务应该如何彼此共享数据和处理器时间。你需要为这些任务分配运行时优先级，而最佳解决方案并不明显。

　　最后但同样重要的是，你需要学习如何使用RTOS本身，比如配置和用于控制任务和任务间通信的API函数。

　　一旦你掌握了所有这些，并且你正在编写你的代码，是时候进入下一个学习曲线了——你现在也必须学习如何调试你的代码。

　　调试RTOS系统(通常使用抢占式多任务处理)与调试单线程“超级循环”系统(所有代码都是你自己编写的)不同，这有几个原因，最重要的两个原因是：

　　l 随着多个任务相互作用并争夺共享资源，软件行为可能会受到软件定时和RTOS调度行为的影响，而这在源代码中是不可见的。

　　l 你不再直接控制程序流——任务开关可能在任何地方、任何时间触发。

　　这些问题真的没有办法解决，你必须处理这些问题，因为你必须信任操作系统来安排任务和管理计时器。某些任务切换可能是可预测的，因此是已知的，但通常你不知道它们将在程序流中的何处发生。在嵌入式开发中，随着系统中任务/线程的数量增加，组合的数量也会增加——可能会有大量可能的执行场景，具有不同的时间和执行顺序，其中大多数都会正常工作。

　　

 

　　下面列出了一些典型的症状，如果你有RTOS相关的计时错误，你可能会看到这些症状。请注意，这些问题中的许多通常具有一定程度的随机性;这个问题有时会出现，但并不总是出现。

　　与RTOS相关的计时错误的一些典型症状

　　l 任务单独工作很好，但作为一个完整的系统就不行了

　　l 缓慢的性能

　　l 系统锁定，或者有时停止响应

　　l 系统看起来很脆弱——微小的改变会导致奇怪的错误

　　l 输出时序的随机变化

　　l 有时损坏的数据，或错误的输出

　　l 随机崩溃/硬故障

　　依赖于时间的错误可能很难再现或发现，尤其是因为大多数调试工具对多任务问题几乎没有支持。在嵌入式开发中，大多数工具仍然专注于静态暂停系统，而不是动态软件行为。相比之下，许多系统都有实时要求，无法停止调试。

　　除了寻找症状之外，你当然应该使用你拥有的任何工具及其提供的工具来检查RTOS和应用程序是否存在错误和不当行为。例如，IDE可能支持在调试期间(有时通过插件)轻松检查RTOS对象，甚至可以分析任务的堆栈使用情况。RTOS可以让你在较高的水平上测量CPU使用率，从而确定每个任务平均需要多少CPU时间。一些调试器可以在系统执行时实时显示变量(“实时观察”)，尽管这可能不适合快速变化的变量。

　　在嵌入式开发中，如果你想了解应用程序和RTOS内部实际发生的事情的可靠时间线，你需要一个能够感知RTOS的跟踪，在事情发生时记录下来，还需要一个工具来帮助你理解跟踪信息。

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