嵌入式开发常见问题解决方法

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稳定复现问题才能正确的对问题进行定位、解决以及验证。一般来说，越容易复现的问题越容易解决。

有的问题存在于特定的条件下，只需要模拟出现问题的条件即可复现。对于依赖外部输入的条件，如果条件比较复杂难以模拟可以考虑程序里预设直接进入对应状态。

例如某个任务长时间运行才出现异常则可以提高该任务的执行频率。

缩小排查范围，确认引入问题的任务、函数、语句。

根据问题的现象，在抱有疑问的代码处增加LOG输出，以此来追踪程序执行流程以及关键变量的值，观察是否与预期相符。

在线调试可以起到和打印LOG类似的作用，另外此方法特别适合排查程序崩溃类的BUG，当程序陷入异常中断(HardFault，看门狗中断等)的时候可以直接STOP查看call stack以及内核寄存器的值，快速定位问题点。

使用版本管理工具时可以通过不断回退版本并测试验证来定位首次引入该问题的版本，之后可以围绕该版本增改的代码进行排查。

“二分注释”即以类似二分查找法的方式注释掉部分代码，以此判断问题是否由注释掉的这部分代码引起。具体方法为将与问题不相干的部分代码注释掉一半，看问题是否解决，未解决则注释另一半，如果解决则继续将注释范围缩小一半，以此类推逐渐缩小问题的范围。

结合问题现象以及定位的问题代码位置分析造成问题的原因。

3.1  程序继续运行

此类问题通常需要结合map文件进行分析，通过map文件观察被篡改变量地址附近的数组，查看对该数组的写入操作是否存在如上图所示不安全的代码，将其修改为安全的代码。

栈溢出

1. 在设计阶段应该合理分配内存资源，为栈设置合适的大小；

2. 将函数内较大的临时变量加“static”关键字转化为静态变量，或者使用malloc()动态分配，将其放到堆上；

3. 改变函数调用方式，降低调用层数。

例如操作队列时，出队操作执行的过程中发生中断(任务切换)，并且在中断(切换后的任务)中执行入队操作则可能破坏队列结构，对于这类情况应该操作时关中断（使用互斥锁同步）。

芯片本身存在BUG，在某些特定情况下给单片机返回一个错误的值，需要程序对读回的值进行判断，过滤异常值。

例如电源管理芯片Isl78600，假设现在两片级联，当同时读取两片的电压采样数据时，高端芯片会以固定周期通过菊花链将数据传送到低端芯片，而低端芯片上只有一个缓存区，如果单片机不在规定时间内将低端芯片上的数据读走那么新的数据到来时将会覆盖当前数据，导致数据丢失。此类问题需要仔细分析芯片的数据手册，严格满足芯片通信的时序要求。

设计中存在错误或者疏漏，需要重新评审设计文档。

代码的实现与设计文档不相符需要增加单元测试覆盖所有条件分支，进行代码交叉review。

例如记录状态机当前状态的变量被篡改，分析该类问题的方法同前文数值异常部分。

目标IC失效，接收控制指令后不动作，需要排查硬件。

与目标IC通信错误，无法正确执行控制命令，需要使用示波器或逻辑分析仪去观察通信时序，分析是否发出的信号不对或者受到外部干扰。

1. 在外设时钟门未使能的情况下操作该外设的寄存器；
2. 跳转函数地址越界，通常发生在函数指针被篡改，排查方法同数值异常；
   
3. 解引用指针时出现对齐问题：

中断服务函数退出前不正确清除中断标志，当程序执行从中断服务函数内退出后又会立刻进入中断服务函数，表现出程序的“假死”现象。

调试时曾遇到SPI的MISO引脚复用NMI功能，当通过SPI连接的外设损坏时MISO被拉高，导致单片机复位后在把NMI引脚配置成SPI功能之前就直接进入NMI中断，程序挂死在NMI中断中。这种情况可以在NMI的中断服务函数内禁用NMI功能来使其退出NMI中断。

复位引脚拉低

除了喂狗超时导致的复位以外，还要注意看门狗配置的特殊要求，以Freescale KEA单片机为例，该单片机看门狗在配置时需要执行解锁序列（向其寄存器连续写入两个不同的值），该解锁序列必须在16个总线时钟内完成，超时则会引起看门狗复位。此类问题只能熟读单片机数据手册，注意类似的细节问题。

总结本次问题产生的原因及解决问题的方法，思考类似问题今后如何防范，对相同平台产品是否值得借鉴，做到举一反三，从失败中吸取经验。