实时嵌入式系统软件调试常见问题分析

准备好运行的高优先级的线程。这一现象被称为优先级倒置。将中断关闭是最安全的方法，对于执行时间短的情形来说是理想选择。于是，最差情况的中断延迟就是所有未发生中断的持续时间的总和。在硬实时系统中，一般来说，一个中断功能可以被关闭的时间存在上限。

　　调试的一个小窍门就是，如果共享的数据被破坏，则编程者就应当首先检查出任何一种多个线程或者中断对共享数据同时进行的操作。如果线程和中断共享了数据，那么在线程代码中必须将中断关闭。如果数据在多个中断例程之间共享的话，则中断也应当被关闭，因为高优先级的中断可以抢先于低优先级的中断。

　　在多线程的系统中，高优先级的线程可以抢在低优先级的线程之前执行。因此，如果数据在多个线程间共享的话，则必须采用某种恰当的机制来保护被共享的数据。

　　另外一个同步化问题则与线程优先级的不恰当的分配有关。应当确保系统的初始化线程在引导时间内就启动，并在生成其它的优先级更高的线程之前，完成整个系统的初始化。例如，如果一个用于配置一个器件的低优先级现场被一个使用该设备的高优先级的线程抢先后，配置可能会完成，并可能会造成设备的故障。为了避免这种情形，开发商应当使用操作系统所支持的信号量或者其它同步化的原语。
内存和寄存器的数据讹误

　　大多数的嵌入式系统都采用了平面化的内存模式，也并没有内存管理单元(MMU)，于是没有硬件支持的内存保护机制。即使采用能提供这种功能的处理器，也需要由开发商来实现对某些内存区域的保护。进程和线程将对其它进程和线程的内存空间有完全的访问权限。这可能会造成下面所描述的、各种类型的内存讹误问题。

　　堆栈溢出

　　运行时堆栈是在函数调用进程中所使用的一种暂存空间，用于存储局部变量。硬件寄存器指针(SP)将跟踪堆栈指针的地址。如果你在高级的语言中编程，如C语音，则编译器所生成的代码将使用与C语言运行时间模型相一致的堆栈。运行时间模式定义了变量是如何存储在堆栈中的以及编译器将如何使用堆栈。局部的变量被放置在当前的堆栈中。下面给出的例子描述了在堆栈上采用的某些关键性的内存。

　　当堆栈指针超出了其所指定的边界时，就会出现堆栈溢出。这将造成内存的讹误，并最终造成系统的失效。在上述的实例中，如果总的堆栈内存区不足以容纳所有的局部变量，堆栈溢出就会发生。

　　调试的一个技巧就是，如果你担心溢出，一个好的做法，就是将堆栈安排在内存边界上，这样，如果在调试过程中出现了溢出，则仿真器将触发一个硬件异常提示。

　　开发商可以采用的一个技巧是，如果你担心堆栈的溢出，你就应当考虑把它放在有效的内存的边界上。这样，当堆栈溢出时，设备将报告硬件异常，而不是造成其它内存空间的讹误。

　　在独立运行的应用中，运行时间堆栈可能就已经够用。然而，在使用任何一种实时操作系统时，每个线程和过程都将有自己的堆栈。考虑到性能方面的原因，大多数嵌入式实时操作系统的堆栈尺寸都是事先确定的，无法在运行中动态扩展。这意味着，如果针对特定的线程/进程所选用的堆栈尺寸不恰当的话，堆栈溢出就会发生。

　　如果应用大量使用局部变量(如阵列和大的结构)，则将不得不按比例为其分配堆栈的空间。人们可以利用malloc() 来分配内存，或者将其设置为静态的全局变量，具体是何种方法，则取决于实际应用。

　　有些实时操作系统可能会提供调试功能，例如保护位，以形成对堆栈溢出的防护。这些操作系统要么记录关于堆栈溢出的错误信息，要么提交一个异常报告，以便动态地增加堆栈。最起码当前的大多数实时操作系统都能报告堆栈以及已经被线程和进程所采用的堆栈的情况。

　　在任何中断驱动的系统中，堆栈的分配方式都必须考虑到中断服务例程所采用的空间。如果中断例程的设计目标是使用当前的执行对象栈，则在这种情况下，每一个线程或进程所拥有的最小的堆栈尺寸都应大于或者等于执行对象所要求的堆栈尺寸加上所有中断例程累积起来所需要的最大的堆栈尺寸。

　　嵌入式系统开发商必须掌握各种应用链接库。例如，第三方的库可能会认定堆栈上为其提供了空间。

　　中断服务例程代码编写时所出的问题：

在嵌入式系统中，一般情况下，出于性能方面的考虑，中断服务例程是以汇编形式编写的。中断本质上是异步的，在应用执行中的任何时刻都有可能出现。汇编层次上的中断例程最常见的问题，是寄存器的讹误。在中断服务例程中所采用的寄存器所存储的数据，在寄存器被使用之前都必须被保存，而在从中断服务例程返回之前，这些数据将被恢复。开发商必须了解状态寄存器的情况，而任何一种