嵌入式軟件設計中查找缺陷的幾個(gè)技巧

作者：時(shí)間：2008-04-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/258085.htm

清單1：競爭條件
　　如果在數據寫(xiě)入之前，使用shared_sensor的另一個(gè)線(xiàn)程或ISR先占(preempt)了這個(gè)線(xiàn)程，它將得到原來(lái)的傳感器讀數。使用臨時(shí)副本可以防止先占線(xiàn)程讀取只經(jīng)過(guò)部分處理的數據。不過(guò)，如果這些代碼在一個(gè)數據總線(xiàn)不足32位的處理器上運行，就會(huì )存在競爭條件。

　　在一個(gè)8位或16位的處理器上，向shared_sensor的寫(xiě)入操作并不是一次性完成的。在8位處理器上，寫(xiě)入32位浮點(diǎn)值可能需要四條指令，在16位處理器上可能需要兩條指令。如果在對shared_sensor進(jìn)行連續寫(xiě)入中途Update_Sensor()被先占，則先占線(xiàn)程將從由一部分老數據和一部分新數據組成的shared_sensor讀取一個(gè)數值。根據應用的具體情況，這有可能造成嚴重的后果。解決的辦法是鎖定調度程序，或在更新共享變量期間禁止中斷。

　　消除競爭條件通常很簡(jiǎn)單，但找出隱藏在代碼中的競爭條件則需要仔細的分析。

　　對于由一個(gè)循環(huán)程序和不同ISR組成的簡(jiǎn)單系統，分析競爭條件很簡(jiǎn)單，只需檢查每個(gè)ISR并識別它引用的所有共享變量。共享變量通常是這些系統中的全局數據，一旦這些共享變量被找出來(lái)之后，就可以檢查它們在代碼中的各次使用情況。每次訪(fǎng)問(wèn)都必須按需要進(jìn)行保護，以避免潛在的沖突。在簡(jiǎn)單設計中，一般通過(guò)在關(guān)鍵代碼段周?chē)怪袛鄟?lái)實(shí)現保護。遵守下列規則可幫助避免競爭問(wèn)題：

　　* 如果一個(gè)ISR對共享數據進(jìn)行寫(xiě)入，則該ISR之外的每次可中斷的讀操作都必須予以保護。
　　* 如果一個(gè)ISR對共享數據進(jìn)行寫(xiě)入，則該ISR之外的任何讀－修－寫(xiě)操作都必須予以保護。
　　* 如果一個(gè)ISR讀取共享數據，則對該數據的可中斷寫(xiě)操作必須予以保護。
　　* 如果一個(gè)ISR和其它代碼都要檢查一個(gè)硬件狀態(tài)標志，以便在使用某資源之前確定其可用性，如：
　　if (!resource_busy)
　　{
　　　　// Use resource
　　}

　　則從檢查標志之時(shí)開(kāi)始，到硬件設置標志表示資源不可用為止，必須采取保護措施。

　　對于使用了優(yōu)先級不同的多個(gè)線(xiàn)程的更為復雜的系統，其分析也非常相似。上述規則仍然適用于ISR使用的所有數據。此外，還必須識別出每個(gè)線(xiàn)程使用的共享數據。首先從系統中優(yōu)先級最高的線(xiàn)程開(kāi)始，找出它與任何優(yōu)先級較低的線(xiàn)程共享的所有數據，然后按照上述四條規則進(jìn)行保護。對于軟件使用的其它每個(gè)優(yōu)先級，再重復這一過(guò)程。

　　注意，如果系統采用了一種循環(huán)調度算法，則特定優(yōu)先級內的所有線(xiàn)程可在任意時(shí)刻相互先占。這意味著(zhù)前述四條分析規則在考慮較低優(yōu)先級的線(xiàn)程之外，還必須考慮同一優(yōu)先級的所有線(xiàn)程。

　　多線(xiàn)程系統通常使用某種類(lèi)型的操作系統，它能夠提供多種保護選擇?？梢允褂没コ饣蛐盘柫?，或者鎖定調度器。有時(shí)也可使用其它進(jìn)程間通信(IPC)基本技術(shù)：通過(guò)向消息隊列發(fā)送消息(而非修改共享變量)來(lái)表示數據已經(jīng)改變。在許多情況下，最好由單一線(xiàn)程來(lái)管理共享資源，它負責處理所有的讀寫(xiě)請求，并在內部防止訪(fǎng)問(wèn)沖突。

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