粤嵌：嵌入式开发常用的7个技巧

开辟高牢靠性嵌入式系统的技术有很多种，从标准完善的开辟周期到严酷履行和系统检查。

给大师先容7个比力好操纵且可以久长利用的技能，它们对于确保系统加倍牢靠地运转并捕捉异常行为大有帮助

技能1——用已知值添补ROM

软件开辟职员常常都是很是悲观的一群人，只要让他们的代码忠厚地长时候地运转便可以了，仅此而已。微控制器跳出利用法式空间并在非料想的代码空间中履行这类情况似乎是相当少有的。但是，这类情况发生的机遇并不比缓存溢出或毛病指针落空援用少。它确切会发生！发生这类情况后的系统行为将是不肯定的，由于默许情况下内存空间都是0xFF，大概由于内存区凡是没有写过，其中的值能够只要天主才晓得。不外有相当完整的linker或IDE技能可以用来帮助识别这样的事务并从中规复系统。技能就是利用FILL号令对未用ROM添补已知的位形式。要添补未利用的内存，有很多分歧的能够组合可以利用，但假如是想建立加倍牢靠的系统，最明显的挑选是在这些位置放置ISR fault handler。假如系统出了某些过失，处置器起头履行法式空间之外的代码，就会触发ISR，并在决议校正行动之条件供贮存处置器、寄存器和系统状态的机遇。

技能2——检查利用法式的CRC

对嵌入式工程师来说一个很大的益处是，我们的IDE和工具链可以自动发生利用法式或内存空间校验和（Checksum），从而按照这个校验和考证利用法式能否无缺。风趣的是，在很多这些案例中，只要在将法式代码加载到装备时，才会用到校验和。但是，假如CRC或校验和连结在内存中，那末考证利用法式在启动时（或甚至对长时候运转的系统定期考证）能否照旧无缺是确保意外之事不会发生的极好路子。现在一个编程过的利用法式发生改变的几率是很小的，但斟酌每年托付的数十亿个微控制器以及能够卑劣的工作情况，利用法式解体的机遇并不是零。更有能够的是，系统中的一个缺点能够致使某一扇区发生闪存写入或闪存擦除，从而破坏利用法式的完整性。

技能3——在启动时履行RAM检查

为了建立一个加倍牢靠和踏实的系统，确保系统硬件一般工作很是重要。究竟硬件会发生故障。（荣幸的是软件永久不会发生故障，软件只会做代码要它做的事，非论是正确的还是毛病的）。在启动时考证RAM的内部或内部没有题目，是确保硬件可以如预期般运作的一个好方式。有很多分歧的方式可用于履行RAM检查，但常用的方式是写入一个已知的形式，然后等上一小段时候再回读。成果应当是所读就是所写。真相是，在大大都情况下 RAM检查是经过的，这也是我们想要的成果。但也有极小的能够性检查欠亨过，这时就为系统标示出硬件题目供给了极好的机遇。

技能4——利用仓库监视器

对很多的嵌入式开辟者而言，仓库似乎是一股相当奥秘的气力。当希奇的工作起头发生，工程师终究被难倒了，他们起头思考，也许仓库中发生了什么事。成果是自觉地调剂仓库的巨细和位置等等。但该毛病常常是与仓库无关的，但怎能如此肯定？究竟，有几多工程师真的现实履行过最坏情况下的仓库巨细分析？仓库巨细是在编译时就静态分派好的，但仓库是以静态的方式利用的。随着代码的履行，利用法式需要的变量、返回的地址和别的信息被不竭存储在仓库中。这类机制致使仓库在其分派的内存中不竭增加。但是，这类增加偶然会超越编译时肯定的容量极限，致使仓库破坏相邻内存地区的数据。绝对确保仓库一般工作的一种方式是实现仓库监视器，将它作为系统“保健”代码的一部分（有几多工程师会这样做？）。仓库监视器会在仓库和“别的”内存地区之间建立一个缓冲地区，并添补已知的位形式。然后监视器会不竭的监视图案能否有任何变化。假如该位形式发生了改变，那就意味着仓库增加得太大了，行将要把系统推向黑暗天堂！此时监视器可以记录事务的发生、系统状态以及任何别的有用的数据，供往后用于题目标诊断。大大都实时操纵系统（RTOS）或实现了内存庇护单元（MPU）的微控制器系统中都供给有仓库监视器。可怕的是，这些功用默许都是封闭状态，大概经常被开辟职员成心封闭。在收集上快速搜寻一下可以发现，很多人倡议封闭实时操纵系统中的仓库监视器以节省56字节的闪存空间。等等，这可是得失相当的做法！

技能5——利用MPU

在曩昔，是很难在一个小而廉价的微控制器中找到内存庇护单元（MPU）的，但这类情况已经起头改变。现在从高端到低真个微控制器都已经有MPU，而这些 MPU为嵌入式软件开辟职员供给了一个可以大幅进步其固件（firmware）鲁棒性（robustness）的机遇。MPU 已逐步与操纵系统耦合，以便建立内存空间，其中的处置都分隔，或使命可履行其代码，而不用担忧被stomped on。倘使真有工作发生，不受控制的处置会被取消，也会履行其他的庇护办法。请留意带有这类组件的微控制器，倘使有，请多加操纵它的这类特征。

技能6——建立一个强大的看门狗系统

你经常会发现的一种总是最受爱好的看门狗（watchdog）实现是，在看门狗被启用之处（这是一个很好的起头），但也是可以用周期性按时器将该看门狗清零之处；按时器的启用是完全与法式中出现的任何情况隔离的。利用看门狗的目标是辅佐确保假如出现毛病，看门狗不会被清零，即当工作停息，系统会被迫去履行硬件重设定（hardware reset），以便规复。利用与系统活动自力的按时器可以让看门狗连结清零，即使系统已生效。对利用使命若何整合到看门狗系统中，嵌入式开辟职员需要仔细斟酌和设想。例如，有种技术能够可以让每个在一按期间内运转的使命标示它们可以成功地完成其任 务。在此事务中，看门狗不被清零，强迫被复位。还有一些比力先辈的技术，像是利用内部看门狗处置器，它可用来监视主处置器若何表示，反之亦然。对一个牢靠的系统而言，建立一个强大的看门狗系统是很重要的。由于有太多的技术，难以在这几个段落中完全涵盖，但针对此一议题，笔者未来还会颁发相关的文章。

技能7——避免易失存储器分派

不习惯在资本有限情况下工作的工程师，能够会试牟利用其编程说话的特征，这类说话让他们可以利用易失存储器分派。究竟，这是一种常在计较器系统中利用的技术，在计较器系统中，只要在有需要时，内存才会被分派。例如，以C开辟时，工程师能够偏向于利用malloc来分派在堆（heap）上的空间。有一个操 作会履行，一旦完成，可以利用free将被分派的内存返回，以便堆的利用。在资本受限的系统，这可 能是一场灾难！利用易失存储器分派的其中一个题目是，毛病或不妥的技术能够会致使内存泄露或内存碎片。假如出现这些题目时，大大都的嵌入式系统并没有资本或常识来监视堆或妥帖地处置它。而当它们发生时，假如利用法式提出对空间的要求，但却没有所请求的空间可以利用，会发生什么事呢？利用易失存储器分派所发生的题目是很复杂的，要妥帖处置这些题目，可以说是一个噩梦！一种替换的方式是，间接以静态的方式，简化内存的分派。例如，只要在 法式中简单地建立一个巨细为256字节长的缓冲区，而不是经过malloc请求这样巨细的内存缓冲区。此一分派的内存可在全部利用法式的生命周期期 间连结，且不会有堆或内存碎片题目方面的挂念。结论这些都只是一些可以让开辟职员起头建立更牢靠嵌入式系统的方式。别的还有很多其他技术，例如操纵杰出的编码标准、位翻转的监测、履行数组和指针鸿沟检查，及利用断言等。一切这些技术都是让设想者可以开辟出牢靠性更高嵌入式系统的秘诀。