成為正式的嵌入式主板開發(fā)工程師。這是一個困難的過程，需要開發(fā)人員維護和管理系統(tǒng)的每一個位和字節(jié)。開發(fā)高可靠性嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)有很多，從規(guī)范完善的開發(fā)周期到嚴格的實施和系統(tǒng)檢查。今天諄勤智能給大家介紹7個易操作且可以長久使用的技巧，它們對于確保系統(tǒng)更加可靠地運行并捕獲異常行為大有幫助。

　　技巧一、用已知值填充ROM

　　軟件開發(fā)人員總是很樂觀的人，只要他們的代碼長期忠實運行，僅此而已。微控制器跳出應(yīng)用程序空間并在意外的代碼空間中執(zhí)行似乎非常罕見。然而，發(fā)生這種情況的可能性不亞于緩存溢出或錯誤指針丟失引用。它確實發(fā)生了!這種情況發(fā)生后，系統(tǒng)行為會不確定，因為默認的內(nèi)存空間是0xFF，或者因為內(nèi)存區(qū)域通常是未寫的，所以里面的值可能只有上帝知道。

　　然而，相當完整的鏈接器或集成開發(fā)環(huán)境技能可以用來幫助識別這樣的事件并從中恢復(fù)系統(tǒng)。訣竅是使用填充命令用已知的位模式填充未使用的只讀存儲器。有許多不同的可能組合來填充未使用的內(nèi)存，但是如果您想構(gòu)建一個更可靠的系統(tǒng)，最明顯的選擇是在這些位置放置ISR故障處理器。如果系統(tǒng)出現(xiàn)問題，處理器開始在程序空間之外執(zhí)行代碼，它將觸發(fā)ISR，并在決定糾正措施之前提供存儲處理器、寄存器和系統(tǒng)狀態(tài)的機會。

　　技巧二、檢查應(yīng)用程序的CRC

　　對于嵌入式工程師來說，一個很大的好處就是我們的IDE和工具鏈可以自動生成應(yīng)用或者內(nèi)存空間校驗和，從而根據(jù)這個校驗和來驗證應(yīng)用是否完好。有趣的是，在許多情況下，校驗和僅在程序代碼加載到設(shè)備中時使用。

　　但是，如果內(nèi)存中保留了CRC或校驗和，那么在啟動時驗證應(yīng)用程序是否仍然完好無損(甚至定期驗證長時間運行的系統(tǒng))是確保不會發(fā)生意外情況的絕佳方式。現(xiàn)在，一個編程的應(yīng)用程序改變的概率很小，但是考慮到每年交付的數(shù)十億個微控制器和可能的惡劣工作環(huán)境，應(yīng)用程序崩潰的概率不是零。更可能的是，系統(tǒng)中的缺陷可能導(dǎo)致扇區(qū)中的閃存寫入或閃存擦除，從而破壞應(yīng)用程序的完整性。

　　技巧三、在啟動時執(zhí)行RAM檢查

　　為了構(gòu)建一個更加可靠和堅固的系統(tǒng)，保證系統(tǒng)硬件正常工作是非常重要的。畢竟硬件會出問題。幸運的是，軟件永遠不會失敗，軟件只會做代碼想讓它做的事，不管是對還是錯。通過在啟動時驗證內(nèi)存內(nèi)部或外部沒有問題，這是確保硬件按預(yù)期工作的好方法。

　　有許多不同的方法來執(zhí)行內(nèi)存檢查，但常見的方法是編寫一個已知的模式，然后等待一段時間再讀取它。結(jié)果應(yīng)該是你讀的就是你寫的。事實是，在大多數(shù)情況下，內(nèi)存檢查通過了，這是我們想要的。然而，檢查失敗的可能性非常小，這為系統(tǒng)指出硬件問題提供了一個極好的機會。

　　技巧四、使用堆棧監(jiān)視器

　　對于很多嵌入式開發(fā)人員來說，棧似乎是一種神秘的力量。當奇怪的事情開始發(fā)生時，工程師們終于被難倒了，他們開始想，也許堆棧里發(fā)生了什么。結(jié)果就是盲目調(diào)整棧的大小和位置等等。但是錯誤往往是與棧無關(guān)的，但是你怎么能這么肯定呢?畢竟，有多少工程師實際執(zhí)行過最壞情況下的堆棧大小分析?

　　堆棧大小是在編譯時靜態(tài)分配的，但堆棧是動態(tài)使用的。隨著代碼的執(zhí)行，應(yīng)用程序所需的變量、返回的地址和其他信息會持續(xù)存儲在堆棧中。這種機制導(dǎo)致堆棧在其分配的內(nèi)存中增長。但是，這種增長有時會超過編譯時確定的容量限制，導(dǎo)致堆棧破壞相鄰內(nèi)存區(qū)域中的數(shù)據(jù)。

　　絕對確保堆棧正常工作的一種方法是將堆棧監(jiān)視器作為系統(tǒng)“健康護理”代碼的一部分來實現(xiàn)(有多少工程師會這樣做?).堆棧監(jiān)視器在堆棧和“其他”存儲區(qū)之間創(chuàng)建一個緩沖區(qū)，并用已知的位模式填充它。然后顯示器會不斷地監(jiān)控圖案是否有變化。如果位模式變了，說明棧長太大，會把系統(tǒng)推向黑暗地獄!此時，監(jiān)視器可以記錄事件的發(fā)生、系統(tǒng)狀態(tài)和任何其他有用的數(shù)據(jù)，以便將來診斷問題。

　　大多數(shù)實時操作系統(tǒng)(RTOS)或?qū)崿F(xiàn)內(nèi)存保護單元(微處理器)的微控制器系統(tǒng)都提供堆棧監(jiān)視器。可怕的是，這些功能都是默認關(guān)閉的，或者經(jīng)常是開發(fā)人員故意關(guān)閉的。網(wǎng)上快速搜索發(fā)現(xiàn)，很多人建議關(guān)閉實時操作系統(tǒng)中的堆棧監(jiān)控，以節(jié)省56字節(jié)的閃存空間，這是得不償失的!

　　技巧五、避免易失存儲器分配

　　不習慣在資源有限的環(huán)境中工作的工程師可能會嘗試使用他們的編程語言的功能，這允許他們使用易失性內(nèi)存分配。畢竟，這是計算器系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種技術(shù)，只有在必要時才會分配內(nèi)存。例如，在用C語言開發(fā)時，工程師可能傾向于使用malloc來分配堆上的空間。有一個操作將被執(zhí)行。一旦完成，free可以用來返回分配給堆使用的內(nèi)存。

　　在資源受限的系統(tǒng)中，這可能是一場災(zāi)難!使用易失性內(nèi)存分配的一個問題是，錯誤或不適當?shù)募夹g(shù)可能會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏或內(nèi)存碎片。如果出現(xiàn)這些問題，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)沒有資源或知識來監(jiān)控堆或正確處理它。當它們發(fā)生時，如果應(yīng)用程序請求空間，但請求的空間不可用，會發(fā)生什么?

　　使用易失性內(nèi)存分配帶來的問題非常復(fù)雜，妥善處理這些問題可以說是一場噩夢!另一種方法是直接以靜態(tài)方式簡化內(nèi)存分配。例如，只需在程序中創(chuàng)建一個256字節(jié)大小的緩沖區(qū)，而不是通過malloc請求一個這樣大小的內(nèi)存緩沖區(qū)。這種分配的內(nèi)存可以在應(yīng)用程序的整個生命周期中得到維護，而不用擔心堆或內(nèi)存碎片。

　　技巧六、建立一個強大的看門狗系統(tǒng)

　　您經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，最受歡迎的看門狗實現(xiàn)之一是啟用看門狗，但它也可以通過定期計時器清除;定時器的激活與程序中發(fā)生的任何情況完全隔離。使用看門狗的目的是幫助確保如果出現(xiàn)錯誤，看門狗不會被清除，即當工作暫停時，系統(tǒng)將被迫執(zhí)行硬件復(fù)位以進行恢復(fù)。使用獨立于系統(tǒng)活動的定時器可以保持看門狗清零，即使系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

　　嵌入式開發(fā)人員需要仔細考慮和設(shè)計如何將應(yīng)用任務(wù)集成到看門狗系統(tǒng)中。例如，可能有一種技術(shù)允許在某個時間段內(nèi)運行的每個任務(wù)表明它們可以成功完成任務(wù)。在這種情況下，看門狗不會被清零，而是被強制復(fù)位。有一些先進的技術(shù)，例如使用外部看門狗處理器，可以用來監(jiān)控主處理器的行為，反之亦然。對于一個可靠的系統(tǒng)來說，構(gòu)建一個強大的看門狗系統(tǒng)非常重要。

　　技巧七、使用MPU

　　以前在小而便宜的微控制器中很難找到內(nèi)存保護單元(MPU)，但這種情況已經(jīng)開始改變。現(xiàn)在從高端到低端的微控制器都有了MPU，而這些MPU為嵌入式軟件開發(fā)人員提供了極大提高固件健壯性的機會。

　　MPU已經(jīng)逐漸與操作系統(tǒng)耦合，從而建立一個處理分離的內(nèi)存空間，或者任務(wù)可以執(zhí)行其代碼而不用擔心被踩。如果真的發(fā)生了什么，不受控制的治療將被取消，并實施其他保護措施。請注意有這個組件的微控制器，如果有，請多利用這個功能。

　　以上嵌入式工控機主板開發(fā)教程可以幫助開發(fā)者獲得更好的嵌入式系統(tǒng)方式。這些技術(shù)都是設(shè)計人員開發(fā)可靠性更高的嵌入式系統(tǒng)的秘訣。