這篇文章主要介紹“FreeRTOS怎么進(jìn)行優(yōu)化與錯(cuò)誤排查”，在日常操作中，相信很多人在FreeRTOS怎么進(jìn)行優(yōu)化與錯(cuò)誤排查問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”FreeRTOS怎么進(jìn)行優(yōu)化與錯(cuò)誤排查”的疑惑有所幫助！接下來，請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！
創(chuàng)新互聯(lián)自2013年起，先為薩嘎等服務(wù)建站，薩嘎等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為薩嘎企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問題。
主要是為剛接觸 FreeRTOS 的用戶指出那些新手通常容易遇到的問題。這里把最主要的篇幅放在棧溢出以及棧溢出j檢測(cè)上，因?yàn)闂Ｏ嚓P(guān)的問題是初學(xué)者遇到最多的問題。
當(dāng)調(diào)用 C 標(biāo)準(zhǔn)庫的函數(shù)時(shí)，棧空間使用量可能會(huì)急劇上升，特別是 IO 與字符串處理函數(shù)，比如 sprintf()、printf()等。在 FreeRTOS 源碼包中有一個(gè)名為 printf-stdarg.c的文件。這個(gè)文件實(shí)現(xiàn)了一個(gè)棧效率優(yōu)化版的小型 sprintf()、printf()，可以用來代替標(biāo)準(zhǔn) C 庫函數(shù)版本。在大多數(shù)情況下，這樣做可以使得調(diào)用 sprintf()及相關(guān)函數(shù)的任務(wù)對(duì)棧空間的需求量小很多。 可能很多人都不知道freertos中有這樣子的一個(gè)文件，它放在第三方資料中，路徑為“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS-Plus\Demo\FreeRTOS_Plus_UDP_and_CLI_LPC1830_GCC”，我們發(fā)布工程的時(shí)候就無需依賴 C 標(biāo)準(zhǔn)庫，這樣子就能減少棧的使用，能優(yōu)化不少空間。 該文件源碼（部分）：
重慶分公司
重慶分公司
static int print( char **out, const char *format, va_list args )
{
register int width, pad;
register int pc = 0;
char scr[2];
for (; *format != 0; ++format) {
if (*format == '%') {
++format;
width = pad = 0;
if (*format == '\0') break;
if (*format == '%') goto out;
if (*format == '-') {
++format;
pad = PAD_RIGHT;
}
while (*format == '0') {
++format;
pad |= PAD_ZERO;
}
for ( ; *format >= '0' && *format <= '9'; ++format) {
width *= 10;
width += *format - '0';
}
if( *format == 's' ) {
register char *s = (char *)va_arg( args, int );
pc += prints (out, s?s:"(null)", width, pad);
continue;
}
if( *format == 'd' || *format == 'i' ) {
pc += printi (out, va_arg( args, int ), 10, 1, width, pad, 'a');
continue;
}
if( *format == 'x' ) {
pc += printi (out, va_arg( args, int ), 16, 0, width, pad, 'a');
continue;
}
if( *format == 'X' ) {
pc += printi (out, va_arg( args, int ), 16, 0, width, pad, 'A');
continue;
}
if( *format == 'u' ) {
pc += printi (out, va_arg( args, int ), 10, 0, width, pad, 'a');
continue;
}
if( *format == 'c' ) {
/* char are converted to int then pushed on the stack */
scr[0] = (char)va_arg( args, int );
scr[1] = '\0';
pc += prints (out, scr, width, pad);
continue;
}
}
else {
out:
printchar (out, *format);
++pc;
}
}
if (out) **out = '\0';
va_end( args );
return pc;
}
int printf(const char *format, ...)
{
va_list args;
va_start( args, format );
return print( 0, format, args );
}
int sprintf(char *out, const char *format, ...)
{
va_list args;
va_start( args, format );
return print( &out, format, args );
}
int snprintf( char *buf, unsigned int count, const char *format, ... )
{
va_list args;
( void ) count;
va_start( args, format );
return print( &buf, format, args );
}使用的例子與 C 標(biāo)準(zhǔn)庫基本一樣：
int main(void)
{
char *ptr = "Hello world!";
char *np = 0;
int i = 5;
unsigned int bs = sizeof(int)*8;
int mi;
char buf[80];
mi = (1 << (bs-1)) + 1;
printf("%s\n", ptr);
printf("printf test\n");
printf("%s is null pointer\n", np);
printf("%d = 5\n", i);
printf("%d = - max int\n", mi);
printf("char %c = 'a'\n", 'a');
printf("hex %x = ff\n", 0xff);
printf("hex %02x = 00\n", 0);
printf("signed %d = unsigned %u = hex %x\n", -3, -3, -3);
printf("%d %s(s)%", 0, "message");
printf("\n");
printf("%d %s(s) with %%\n", 0, "message");
sprintf(buf, "justif: \"%-10s\"\n", "left"); printf("%s", buf);
sprintf(buf, "justif: \"%10s\"\n", "right"); printf("%s", buf);
sprintf(buf, " 3: %04d zero padded\n", 3); printf("%s", buf);
sprintf(buf, " 3: %-4d left justif.\n", 3); printf("%s", buf);
sprintf(buf, " 3: %4d right justif.\n", 3); printf("%s", buf);
sprintf(buf, "-3: %04d zero padded\n", -3); printf("%s", buf);
sprintf(buf, "-3: %-4d left justif.\n", -3); printf("%s", buf);
sprintf(buf, "-3: %4d right justif.\n", -3); printf("%s", buf);
return 0;
}每個(gè)任務(wù)都獨(dú)立維護(hù)自己的?？臻g， 任務(wù)?？臻g總量在任務(wù)創(chuàng)建時(shí)進(jìn)行設(shè)定。uxTaskGetStackHighWaterMark()主要用來查詢指定任務(wù)的運(yùn)行歷史中， 其?？臻g還差多少就要溢出。這個(gè)值被稱為?？臻g的High Water Mark。 函數(shù)原型：
UBaseType_t uxTaskGetStackHighWaterMark( TaskHandle_t xTask )
想要使用它，需要將對(duì)應(yīng)的宏定義打開：INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark
函數(shù)描述：|參數(shù)|說明| |--|--| | xTask | 被查詢?nèi)蝿?wù)的句柄如果傳入 NULL 句柄，則任務(wù)查詢的是自身?xiàng)？臻g的高水線 | | 返回值| 任務(wù)?？臻g的實(shí)際使用量會(huì)隨著任務(wù)執(zhí)行和中斷處理過程上下浮動(dòng)。uxTaskGetStackHighWaterMark()返回從任務(wù)啟動(dòng)執(zhí)行開始的運(yùn)行歷史中，?？臻g具有的最小剩余量。這個(gè)值即是?？臻g使用達(dá)到最深時(shí)的剩下的未使用的棧空間。這個(gè)值越是接近 0，則這個(gè)任務(wù)就越是離棧溢出不遠(yuǎn)。|
如果不知道怎么計(jì)算任務(wù)棧大小，就使用這個(gè)函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)一下，然后將任務(wù)運(yùn)行時(shí)最大的?？臻g作為任務(wù)?？臻g的80%大小即可。即假設(shè)統(tǒng)計(jì)得到的任務(wù)棧大小為常量 A，那么在創(chuàng)建線程的時(shí)候需要 X大小的空間，那么 X * 80% = A，算到的 X作為任務(wù)棧大小就差不多了。
FreeRTOS 包含兩種運(yùn)行時(shí)棧j檢測(cè)機(jī)制，由 FreeRTOSConfig.h 中的配置常量configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 進(jìn)行控制。這兩種方式都會(huì)增加上下切換開銷。
棧溢出鉤子函數(shù)(或稱回調(diào)函數(shù))由內(nèi)核在j檢測(cè)到棧溢出時(shí)調(diào)用。要使用棧溢出鉤子函數(shù)，需要進(jìn)行以下配置：
在 FreeRTOSConfig.h 中把 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 設(shè)為 1或者 2。
提供鉤子函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，采用下面所示的函數(shù)名和函數(shù)原型。
void vApplicationStackOverflowHook( xTaskHandle *pxTask, signed portCHAR *pcTaskName );
補(bǔ)充說明：
棧溢出鉤子函數(shù)只是為了使跟蹤調(diào)試棧空間錯(cuò)誤更容易，而無法在棧溢出時(shí)對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)。函數(shù)的入口參數(shù)傳入了任務(wù)句柄和任務(wù)名，但任務(wù)名很可能在溢出時(shí)已經(jīng)遭到破壞。
棧溢出鉤子函數(shù)還可以在中斷的上下文中進(jìn)行調(diào)用
某些微控制器在檢測(cè)到內(nèi)存訪問錯(cuò)誤時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤異常，很可能在內(nèi)核調(diào)用棧溢出鉤子函數(shù)之前就觸發(fā)了錯(cuò)誤異常中斷。
當(dāng) configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 設(shè)置為 1時(shí)選用方法 1。 任務(wù)被交換出去的時(shí)候，該任務(wù)的整個(gè)上下文被保存到它自己的棧空間中。這時(shí)任務(wù)棧的使用應(yīng)當(dāng)達(dá)到了一個(gè)峰值。當(dāng) configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 設(shè)為1時(shí)，內(nèi)核會(huì)在任務(wù)上下文保存后檢查棧指針是否還指向有效?？臻g。一旦檢測(cè)到棧指針的指向已經(jīng)超出任務(wù)棧的有效范圍，棧溢出鉤子函數(shù)就會(huì)被調(diào)用。 方法 1 具有較快的執(zhí)行速度，但棧溢出有可能發(fā)生在兩次上下文保存之間，這種情況不會(huì)被檢測(cè)到，因?yàn)檫@種檢測(cè)方式僅在任務(wù)切換中檢測(cè)。
將 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 設(shè)為 2就可以選用方法 2。方法 2在方法 1 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些補(bǔ)充。 當(dāng)創(chuàng)建任務(wù)時(shí)，任務(wù)?？臻g中就預(yù)置了一個(gè)標(biāo)記。方法 2會(huì)檢查任務(wù)棧的最后 20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，查看預(yù)置在這里的標(biāo)記數(shù)據(jù)是否被覆蓋。如果最后 20 個(gè)字節(jié)的標(biāo)記數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值不同，則棧溢出鉤子函數(shù)就會(huì)被調(diào)用。 方法 2沒有方法 1的執(zhí)行速度快，但測(cè)試僅僅 20 個(gè)字節(jié)相對(duì)來說也是很快的。這種方法應(yīng)該可以j檢測(cè)到任何時(shí)候發(fā)生的棧溢出，雖然理論上還是有可能漏掉一些情況，但這些情況幾乎是不可能發(fā)生的。
在一個(gè) Demo 應(yīng)用程序中增加了一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰
可能的情況：
任務(wù)創(chuàng)建時(shí)需要在內(nèi)存堆中分配空間。許多 Demo 應(yīng)用程序定義的堆空間大小只夠用于創(chuàng)建 Demo 任務(wù)——所以當(dāng)任務(wù)創(chuàng)建完成后，就沒有足夠的剩余空間來增加其它的任務(wù)，隊(duì)列或信號(hào)量。
空閑任務(wù)是在 vTaskStartScheduler()調(diào)用中自動(dòng)創(chuàng)建的。如果由于內(nèi)存不足而無法創(chuàng)建空閑任務(wù)，vTaskStartScheduler()會(huì)直接返回。所以一般在調(diào)用 vTaskStartScheduler()后加上一條空循環(huán)for(;;) / while(1)可以使這種錯(cuò)誤更加容易調(diào)試。 如果要添加更多的任務(wù)，可以增加內(nèi)存堆空間大小（修改配置文件），或是刪掉一些已存在的 Demo任務(wù)。
在中斷中調(diào)用一個(gè) API 函數(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰
然后檢查API接口是否正確，除了具有后綴為FromISR函數(shù)名的 API 函數(shù)，千萬不要在中斷服務(wù)程序中調(diào)用其它 API 函數(shù)。
除此之外，還需要注意中斷的優(yōu)先級(jí)：FreeRTOSConfig.h文件中可以配置系統(tǒng)可管理的最高中斷優(yōu)先級(jí)數(shù)值，宏定義configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY是用于配置basepri寄存器的，當(dāng)basepri設(shè)置為某個(gè)值的時(shí)候，會(huì)讓系統(tǒng)不響應(yīng)比該優(yōu)先級(jí)低的中斷，而優(yōu)先級(jí)比之更高的中斷則不受影響。就是說當(dāng)這個(gè)宏定義配置為5的時(shí)候，中斷優(yōu)先級(jí)數(shù)值在0、1、2、3、4的這些中斷是不受FreeRTOS管理的，不可被屏蔽，同時(shí)也不能調(diào)用FreeRTOS中的API函數(shù)接口，而中斷優(yōu)先級(jí)在5到15的這些中斷是受到系統(tǒng)管理，可以被屏蔽的，也可以調(diào)用FreeRTOS中的API函數(shù)接口。
臨界區(qū)無法正確嵌套
除了 taskENTER_CRITICA()和 taskEXIT_CRITICAL()，千萬不要在其它地方修改控制器的中斷使能位或優(yōu)先級(jí)標(biāo)志。這兩個(gè)宏維護(hù)了一個(gè)嵌套深度計(jì)數(shù)，所以只有當(dāng)所有的嵌套調(diào)用都退出后計(jì)數(shù)值才會(huì)為 0，也才會(huì)使能中斷。
在調(diào)度器啟動(dòng)前應(yīng)用程序就崩潰了
這個(gè)問題我也會(huì)遇到，如果一個(gè)中斷會(huì)產(chǎn)生上下文切換，則這個(gè)中斷不能在調(diào)度器啟動(dòng)之前使能。這同樣適用于那些需要讀寫隊(duì)列或信號(hào)量的中斷。在調(diào)度器啟動(dòng)之前，不能進(jìn)行上下文切換。 還有一些 API 函數(shù)不能在調(diào)度器啟動(dòng)之前調(diào)用。在調(diào)用 vTaskStartScheduler()之前，最好是限定只使用創(chuàng)建任務(wù)，隊(duì)列和信號(hào)量的 API 函數(shù)。 比如有一些初始化需要中斷的，或者在初始化完成的時(shí)候回產(chǎn)生一個(gè)中斷，這些驅(qū)動(dòng)的初始化最好放在一個(gè)任務(wù)中進(jìn)行，我是這樣子處理的，在main函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，在任務(wù)中進(jìn)行bsp初始化，然后再創(chuàng)建消息隊(duì)列、信號(hào)量、互斥量、事件以及任務(wù)等操作。
在調(diào)度器掛起時(shí)調(diào)用 API 函數(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰
調(diào)用 vTaskSuspendAll()使得調(diào)度器掛起，而喚醒調(diào)度器調(diào)用 xTaskResumeAll()。千萬不要在調(diào)度器掛起時(shí)調(diào)用其它 API 函數(shù)。
到此，關(guān)于“FreeRTOS怎么進(jìn)行優(yōu)化與錯(cuò)誤排查”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！
