嵌入式軟件跟蹤調試技術(shù)的研究與設計

3．2 傳輸控制機制
同跟蹤優(yōu)化方案一中傳輸控制機制。
3．3 普通查詢(xún)解析機制
根據跟蹤緩存管理機制二，由于全局跟蹤信息緩存中跟蹤信息呈完整連續分布，解碼方式采用遍歷查詢(xún)方式。
首先，在PC端跟蹤信息接收單元開(kāi)辟一個(gè)環(huán)形隊列(即解析前循環(huán)緩存)，用于存放從串口接收的跟蹤信息。
然后在PC端解析顯示單元開(kāi)辟一個(gè)解析后循環(huán)緩存，用于存放解析后的完整跟蹤信息。使用讀指針遍歷解析前循環(huán)緩存，查詢(xún)到以跟蹤頭標識X開(kāi)頭的字符串，將其后的完整跟蹤信息寫(xiě)入解析后循環(huán)緩存中，直至下一次遇到跟蹤頭標識X，記錄解析前循環(huán)緩存讀索引并保存當前解析后循環(huán)緩存寫(xiě)索引。循環(huán)以上操作，將解析前循環(huán)緩存中的跟蹤信息依次解析，并放入解析后循環(huán)緩存中。
最后將解析后循環(huán)緩存中解析完成的完整跟蹤信息碼流轉換成為可見(jiàn)字符，在PC機上顯示輸出。

4 性能分析比較
4．1 跟蹤優(yōu)化方案一
將跟蹤信息按物理連續存儲方式存儲數據，即跟蹤源在單條跟蹤信息組裝過(guò)程中，通過(guò)全局寫(xiě)指針控制跟蹤信息寫(xiě)入。所有跟蹤點(diǎn)均跟蹤當前優(yōu)先級秩序，對跟蹤信息緩存區進(jìn)行寫(xiě)操作，保證僅有一個(gè)跟蹤信息緩存，且跟蹤源相互搶占時(shí)根據優(yōu)先級高低對跟蹤緩存進(jìn)行寫(xiě)操作。該機制跟蹤緩存中的跟蹤信息呈現嵌套、打斷的不完整碼流。
跟蹤信息發(fā)送機制采取跟蹤接口函數中觸發(fā)傳輸裝置搬移數據。在傳輸控制單元，通過(guò)配置DMA總線(xiàn)，將全局跟蹤信息緩存中的跟蹤信息搬移至串口寄存器中。PC端接收裝置從串口寄存器中取出數據，放入PC端解析單元緩存空間，通過(guò)跟蹤信息遞歸解析機制，將不完整的跟蹤信息解析為完整連續的跟蹤信息。其中每個(gè)跟蹤信息緩存區尾部都設置一個(gè)保護數據區，保護區長(cháng)度為單條信息最大長(cháng)度L。
該方案解決了跟蹤信息丟失問(wèn)題，在PC端解析顯示單元對不連續碼流進(jìn)行解碼。由于該機制在嵌入式跟蹤緩存單元中采取物理連續存儲數據方式，降低了跟蹤軟件對ARM系統資源的消耗，保證了在高速運行情況下跟蹤系統對ARM處理器CPU的消耗盡可能低。從而避免在高速運行的系統中，由于跟蹤系統占用大量CPU導致系統運行速率低。該方案適用于對ARM子系統運行速率要求較高的終端系統。
4．2 跟蹤優(yōu)化方案二
在嵌入式跟蹤信息緩存單元申請一個(gè)全局跟蹤信息環(huán)緩存空間，同時(shí)申請一組備份緩存。寫(xiě)指針沖突時(shí)，高級任務(wù)的跟蹤信息被寫(xiě)入備份緩存中，當前跟蹤源繼續將其跟蹤信息寫(xiě)入全局跟蹤信息緩存。每次寫(xiě)完當前條跟蹤信息，檢查備份緩存中是否有數——若有，則將其拷回至全局緩存中。該機制根據任務(wù)優(yōu)先級高低來(lái)管理寫(xiě)指針，解決了寫(xiě)指針沖突導致跟蹤信息不連續的問(wèn)題。
在傳輸控制單元，通過(guò)配置DMA總線(xiàn)，設置發(fā)送目的地址及長(cháng)度，將全局跟蹤信息緩存中的跟蹤信息搬移至串口寄存器中。PC端接收裝置從串口寄存器中取出數據，放入PC端解析顯示單元跟蹤信息緩存區域，通過(guò)跟蹤信息普通查詢(xún)解析機制，將以X開(kāi)頭并以X結尾的完整跟蹤信息解析出來(lái)。其中每個(gè)跟蹤信息緩存區尾部都設置一個(gè)保護數據區，保護區長(cháng)度為單條信息最大長(cháng)度L。
該方案通過(guò)備份緩存機制解決了數據丟失問(wèn)題，保證了跟蹤信息輸出的連續性和完整性。但由于備份緩存向全局跟蹤緩存進(jìn)行跟蹤信息回拷過(guò)程，要大量占用ARM處理器CPU資源，導致該方案在對嵌入式系統運行速率要求高的環(huán)境中運行效率較低。

結語(yǔ)
針對現有的跟蹤軟件運行速率低、跟蹤信息亂序、丟失嚴重等情況，提出了兩種解決方案。一種是在A(yíng)RM端采取物理連續存儲方式進(jìn)行編碼，在PC端通過(guò)遞歸調用算法對嵌套跟蹤信息進(jìn)行重新組裝，最后將解析后完整的碼流轉化為可見(jiàn)字符串輸出。此方案適用于對ARM子系統運行速率要求較高，且PC端可用資源充足的軟件跟蹤系統。另一種方案是在A(yíng)RM端將高級任務(wù)跟蹤信息寫(xiě)入備份緩存，再通過(guò)數據回拷方式將備份緩存中的跟蹤信息寫(xiě)入全局跟蹤信息緩存區域。該方案在PC端解碼時(shí)只需查詢(xún)跟蹤頭標識進(jìn)行解碼，并將解析后連續的碼流轉化為可見(jiàn)字符串輸出，適用于對嵌入式系統運行速率要求不高且PC端資源有限的軟件跟蹤系統。
以上兩種方案均能保證輸出跟蹤信息的連續完整性，解決了Nucleus實(shí)時(shí)操作系統下低優(yōu)先級任務(wù)會(huì )被高優(yōu)先級任務(wù)搶占，從而可能出現的跟蹤任務(wù)沖突而導致的跟蹤信息相互覆蓋、亂序等問(wèn)題，為軟件開(kāi)發(fā)人員分析定位問(wèn)題提供了更可靠的嵌入式軟件實(shí)時(shí)跟蹤系統，提高了其分析解決問(wèn)題的效率。