嵌入式軟件中基于棧的錯(cuò)誤追蹤機(jī)制設(shè)計(jì)

摘要：嵌入式軟件大都采用C語(yǔ)言開發(fā)，存在著調(diào)試?yán)щy、不易查錯(cuò)的特點(diǎn)。本文針對(duì)嵌入式C語(yǔ)言的編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于堆棧模式的錯(cuò)誤追蹤機(jī)制，并論述了其具體實(shí)現(xiàn)方法，包括錯(cuò)誤代碼定義、錯(cuò)誤處理堆棧設(shè)計(jì)及錯(cuò)誤異常的描述方法，給出了詳細(xì)代碼。本方法已經(jīng)在多個(gè)實(shí)際嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；錯(cuò)誤追蹤；堆棧

引言
嵌入式軟件開發(fā)往往缺乏必要的調(diào)試工具和調(diào)試手段，同時(shí)需要有較高的容錯(cuò)處理能力，程序正常運(yùn)行過程中盡量不因?yàn)槌霈F(xiàn)異常而導(dǎo)致系統(tǒng)停止。一旦發(fā)生錯(cuò)誤或異常，開發(fā)人員需要盡量多的錯(cuò)誤環(huán)境信息來(lái)查找問題的原因。從程序編寫的角度來(lái)講，一般嵌入式軟件都采用C語(yǔ)言開發(fā)。C語(yǔ)言本身的特點(diǎn)決定了無(wú)法利用語(yǔ)言本身的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)異常的跟蹤與處理，只能通過良好的編程模型與習(xí)慣，以及后期的大量測(cè)試，來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決異常。因此，如何進(jìn)一步提升程序開發(fā)中的可調(diào)試性，對(duì)于運(yùn)行中的異常如何保存現(xiàn)場(chǎng)，從而方便進(jìn)行異常追蹤等，是開發(fā)者需要考慮的重要問題。本文針對(duì)嵌入式C語(yǔ)言開發(fā)的特點(diǎn)，提出一種基于堆棧模式的異常追蹤編程模型，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的異常現(xiàn)場(chǎng)保存與恢復(fù)，并為后期的問題分析與解決打好基礎(chǔ)。同時(shí)，本文所提出的思路亦可作為實(shí)際運(yùn)行階段提升可調(diào)試性的一種手段應(yīng)用于嵌入式軟件編程中，最大限度實(shí)現(xiàn)對(duì)于異常發(fā)生環(huán)境的保存與定位，提升系統(tǒng)的可維護(hù)性。

1 建立全局錯(cuò)誤代碼表
對(duì)于嵌入式軟件來(lái)說，盡量節(jié)省內(nèi)存資源、降低程序代碼量是十分重要的。因此，將程序中所有錯(cuò)誤、異常情況都進(jìn)行了統(tǒng)一編碼，提高了錯(cuò)誤處理代碼的規(guī)范化與可讀性。設(shè)計(jì)8位整數(shù)編碼格式如下：

每個(gè)錯(cuò)誤代碼在程序中僅需要1個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)于程序中每個(gè)可能異常的地方(如COM1沒打開)，都設(shè)定1個(gè)唯一編號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤或異常時(shí)根據(jù)該編號(hào)可以直接定位到源程序?qū)?yīng)文件和程序段，并確定錯(cuò)誤類型。
采用錯(cuò)誤代碼的形式存儲(chǔ)錯(cuò)誤信息，不僅可以精確描述錯(cuò)誤的類型、位置等信息，還可以最大限度地節(jié)省寶貴的可執(zhí)行內(nèi)存資源，降低程序?qū)?nèi)存的需求。

2 建立全局異常堆棧
在一個(gè)復(fù)雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，程序處理流程復(fù)雜，不同資源之間往往在操作上存在著交叉。當(dāng)出現(xiàn)程序錯(cuò)誤或異常時(shí)，不能簡(jiǎn)單地退出程序，而是應(yīng)當(dāng)盡量將錯(cuò)誤處理掉，實(shí)在無(wú)法處理的錯(cuò)誤應(yīng)進(jìn)行記錄，但整個(gè)程序的運(yùn)行不應(yīng)當(dāng)中斷。對(duì)此，使用1個(gè)錯(cuò)誤堆棧來(lái)保存錯(cuò)誤信息。該棧用下面數(shù)組定義：

ERROR_STACK為全局錯(cuò)誤棧類型定義，MainErrStack為全局棧實(shí)例，其元素個(gè)數(shù)由ERR_STACK_SIZE確定。ErrorParm為字符數(shù)組，當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)可以依次保存函數(shù)的人口參數(shù)以及異常發(fā)生之前局部變量的值等。實(shí)際數(shù)組長(zhǎng)度ERR_ENV_LEN可以根據(jù)情況調(diào)整，一般情況下開發(fā)階段可以設(shè)置大一些，保證存放更多的錯(cuò)誤信息用于調(diào)試；進(jìn)入實(shí)際運(yùn)行階段可以適當(dāng)縮小該錯(cuò)誤環(huán)境棧長(zhǎng)度，減少內(nèi)存空間的占用。