嵌入式軟件中基于棧的錯誤追蹤機制設計

摘要：嵌入式軟件大都采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，存在著(zhù)調試困難、不易查錯的特點(diǎn)。本文針對嵌入式C語(yǔ)言的編程特點(diǎn)，設計了一種基于堆棧模式的錯誤追蹤機制，并論述了其具體實(shí)現方法，包括錯誤代碼定義、錯誤處理堆棧設計及錯誤異常的描述方法，給出了詳細代碼。本方法已經(jīng)在多個(gè)實(shí)際嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中得到應用。
關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；錯誤追蹤；堆棧

引言
嵌入式軟件開(kāi)發(fā)往往缺乏必要的調試工具和調試手段，同時(shí)需要有較高的容錯處理能力，程序正常運行過(guò)程中盡量不因為出現異常而導致系統停止。一旦發(fā)生錯誤或異常，開(kāi)發(fā)人員需要盡量多的錯誤環(huán)境信息來(lái)查找問(wèn)題的原因。從程序編寫(xiě)的角度來(lái)講，一般嵌入式軟件都采用C語(yǔ)言開(kāi)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)現對異常的跟蹤與處理，只能通過(guò)良好的編程模型與習慣，以及后期的大量測試，來(lái)發(fā)現和解決異常。因此，如何進(jìn)一步提升程序開(kāi)發(fā)中的可調試性，對于運行中的異常如何保存現場(chǎng)，從而方便進(jìn)行異常追蹤等，是開(kāi)發(fā)者需要考慮的重要問(wèn)題。本文針對嵌入式C語(yǔ)言開(kāi)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，能夠實(shí)現有效的異?，F場(chǎng)保存與恢復，并為后期的問(wèn)題分析與解決打好基礎。同時(shí)，本文所提出的思路亦可作為實(shí)際運行階段提升可調試性的一種手段應用于嵌入式軟件編程中，最大限度實(shí)現對于異常發(fā)生環(huán)境的保存與定位，提升系統的可維護性。

1 建立全局錯誤代碼表
對于嵌入式軟件來(lái)說(shuō)，盡量節省內存資源、降低程序代碼量是十分重要的。因此，將程序中所有錯誤、異常情況都進(jìn)行了統一編碼，提高了錯誤處理代碼的規范化與可讀性。設計8位整數編碼格式如下：

每個(gè)錯誤代碼在程序中僅需要1個(gè)字節進(jìn)行存儲。對于程序中每個(gè)可能異常的地方(如COM1沒(méi)打開(kāi))，都設定1個(gè)唯一編號，當出現錯誤或異常時(shí)根據該編號可以直接定位到源程序對應文件和程序段，并確定錯誤類(lèi)型。
采用錯誤代碼的形式存儲錯誤信息，不僅可以精確描述錯誤的類(lèi)型、位置等信息，還可以最大限度地節省寶貴的可執行內存資源，降低程序對內存的需求。

2 建立全局異常堆棧
在一個(gè)復雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統中，程序處理流程復雜，不同資源之間往往在操作上存在著(zhù)交叉。當出現程序錯誤或異常時(shí)，不能簡(jiǎn)單地退出程序，而是應當盡量將錯誤處理掉，實(shí)在無(wú)法處理的錯誤應進(jìn)行記錄，但整個(gè)程序的運行不應當中斷。對此，使用1個(gè)錯誤堆棧來(lái)保存錯誤信息。該棧用下面數組定義：

ERROR_STACK為全局錯誤棧類(lèi)型定義，MainErrStack為全局棧實(shí)例，其元素個(gè)數由ERR_STACK_SIZE確定。ErrorParm為字符數組，當錯誤發(fā)生時(shí)可以依次保存函數的人口參數以及異常發(fā)生之前局部變量的值等。實(shí)際數組長(cháng)度ERR_ENV_LEN可以根據情況調整，一般情況下開(kāi)發(fā)階段可以設置大一些，保證存放更多的錯誤信息用于調試；進(jìn)入實(shí)際運行階段可以適當縮小該錯誤環(huán)境棧長(cháng)度，減少內存空間的占用。