多線(xiàn)程RTOS應(yīng)用程序的五個(gè)最佳實(shí)踐

多線(xiàn)程 RTOS 應(yīng)用程序的一個(gè)更被低估的方面是您不能只查看代碼來(lái)完全了解應(yīng)用程序的工作原理。

你需要知道它的各個(gè)部分是如何相互通信的，并且你需要很多其他信息：任務(wù)執(zhí)行需要多長(zhǎng)時(shí)間，是否有任何潛在的競(jìng)爭(zhēng)條件或死鎖，你是否滿(mǎn)足你的時(shí)間要求等等。

您希望代碼做什么和它實(shí)際做什么可能在許多方面有所不同，這些方面既難以在代碼中看到，也難以測(cè)試。這對(duì)所有使用多線(xiàn)程代碼的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，無(wú)論他們使用的是 RTOS 還是 Linux，最好使用可視化跟蹤診斷工具進(jìn)行管理，讓您深入了解我所說(shuō)的代碼的“黑暗面”——您可以從字面上理解看看它在執(zhí)行時(shí)的行為。

視覺(jué)時(shí)間線(xiàn)是一個(gè)很好的起點(diǎn)。在許多情況下，查看隨時(shí)間分布的軟件事件、消息和任務(wù)執(zhí)行很重要，例如當(dāng)錯(cuò)誤的精確位置從癥狀中不明顯時(shí)——計(jì)算機(jī)可能在數(shù)字處理和文本日志中搜索方面表現(xiàn)出色，但通常你不知道要搜索什么。在視覺(jué)模式識(shí)別方面，人腦表現(xiàn)出色。

顯示軟件事件的可視化時(shí)間線(xiàn)可以讓您大致了解嵌入式應(yīng)用程序的內(nèi)部工作原理，如果您需要深入挖掘以查找錯(cuò)誤，這是一個(gè)很好的起點(diǎn)。

調(diào)試時(shí)更好的洞察力意味著將有更少的猜測(cè)，并且更有可能找到根本原因。在無(wú)法使用傳統(tǒng)方法（如在斷點(diǎn)處暫停系統(tǒng)）的情況下，它也是一個(gè)很大的幫助。

你說(shuō) printf 調(diào)試怎么樣？是的，printf 很容易部署，有時(shí)它確實(shí)是你所需要的，但它的價(jià)格很高。將調(diào)試打印輸出放在對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用程序代碼中是有風(fēng)險(xiǎn)的，并且不能很好地?cái)U(kuò)展到更復(fù)雜的應(yīng)用程序和更快的處理器。此外， printf 通常非常慢，每次打印輸出大約為幾毫秒。相比之下，針對(duì)軟件事件跟蹤的優(yōu)化解決方案可以比這快大約 100 倍，允許您在同一時(shí)期收集更多信息。

確保在整個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中測(cè)量時(shí)間和性能。做得對(duì)，這可以確保您可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并解決任何問(wèn)題，而不是在承諾的交付日期之前與時(shí)間賽跑。

滿(mǎn)足時(shí)序規(guī)范對(duì)于具有嚴(yán)格要求的實(shí)時(shí)系統(tǒng)至關(guān)重要，但對(duì)于幾乎所有嵌入式系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)也很重要。沒(méi)有人喜歡遲緩的觸摸屏或無(wú)法提供承諾吞吐量的慢速 wifi 路由器。同樣，根本原因從源代碼中可能并不明顯，如果真正的問(wèn)題是糟糕的軟件設(shè)計(jì)，那么簡(jiǎn)單地切換到更快的處理器可能沒(méi)有任何好處。

如果你發(fā)現(xiàn)自己在一個(gè)項(xiàng)目中“調(diào)試地獄”，大量的調(diào)試會(huì)消耗房間里的所有能量并阻止項(xiàng)目向前推進(jìn)，那么視覺(jué)跟蹤診斷可以幫助你。在基于 RTOS 的應(yīng)用程序的軟件設(shè)計(jì)中未能遵循最佳實(shí)踐通常是一個(gè)主要的促成因素，并且它可能以例如性能差、處理器負(fù)載高或瞬態(tài)錯(cuò)誤的形式出現(xiàn)。任務(wù)之間的大量依賴(lài)是另一個(gè)可以改進(jìn)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)信號(hào)。

即使是架構(gòu)糟糕的系統(tǒng)也可能在今天運(yùn)行，但它們將具有復(fù)雜和混亂的行為以及較差的可測(cè)試性，這增加了泄漏到生產(chǎn)設(shè)備中的難以捉摸的錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。而且它們幾乎肯定會(huì)很脆弱，因此代碼或環(huán)境中的微小變化都會(huì)導(dǎo)致它們失敗。

可視化跟蹤診斷幫助開(kāi)發(fā)人員分析和改進(jìn)他們的軟件設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)行為穩(wěn)定可靠。當(dāng)您可以更早地發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)缺陷時(shí)，修復(fù)它們所需的更改就會(huì)更少。設(shè)計(jì)改進(jìn)還可以帶來(lái)更好的系統(tǒng)性能和響應(yīng)能力，這反過(guò)來(lái)又可以讓您選擇更具成本效益的處理器來(lái)降低 BoM 成本或使用更低的時(shí)鐘頻率來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。

使用您的跟蹤工具將跟蹤數(shù)據(jù)連續(xù)流式傳輸?shù)街鳈C(jī)，如果需要，您可以在其中存儲(chǔ)很長(zhǎng)的記錄，甚至在屏幕上實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。跟蹤流使您能夠監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試或?qū)ふ译y以重現(xiàn)的罕見(jiàn)錯(cuò)誤。視覺(jué)跟蹤診斷允許在高級(jí)視覺(jué)概覽中發(fā)現(xiàn)異常并深入到特定事件以準(zhǔn)確找出發(fā)生了什么。

最后，可視化跟蹤診斷可以實(shí)現(xiàn)為純軟件解決方案，不需要額外的硬件，甚至不需要調(diào)試探針。在內(nèi)存和處理器使用方面存在成本，但通常不會(huì)超過(guò)您可以在整個(gè)開(kāi)發(fā)、測(cè)試甚至部署過(guò)程中將其保留在系統(tǒng)中（如果您愿意）。在所有階段都能獲得這些信息意味著每個(gè)人每天都能從中受益。

這種方法允許記錄來(lái)自應(yīng)用程序的任何相關(guān)信息，包括在運(yùn)行時(shí)未公開(kāi)的內(nèi)部數(shù)據(jù)和狀態(tài)。數(shù)據(jù)可以與可視化執(zhí)行時(shí)間線(xiàn)并行繪制，以便在運(yùn)行時(shí)深入了解您的應(yīng)用程序。這樣，您就可以制作出能夠擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的出色產(chǎn)品。

遵循這五個(gè)最佳實(shí)踐，在系統(tǒng)級(jí)別獲得對(duì)實(shí)時(shí)行為所需的可見(jiàn)性，以提高產(chǎn)品質(zhì)量并加快開(kāi)發(fā)速度，從而更快地進(jìn)入市場(chǎng)。

審核編輯：郭婷