嵌入式 C 語言運行時的錯誤處理機制

工程師進階筆記

我是老溫，一名熱愛學(xué)習(xí)的嵌入式工程師
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嵌入式軟件工程師在編寫 C 語言應(yīng)用程序的時候，經(jīng)常會遇到程序運行時跑飛的情況，程序運行時產(chǎn)生錯誤，多半是程序員在編寫代碼時，沒有預(yù)判好發(fā)生錯誤的地方，并且沒有設(shè)計好合適的錯誤處理機制。
' {8 X: X* S  t0 B& {; w( O) ~; c在嵌入式C語言編程中，錯誤處理機制是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵部分，能確保系統(tǒng)在已知的風(fēng)險和錯誤條件下正常運行。
以下分享一些常用的錯誤處理方法：
1、斷言 (Assertions)
斷言用于在開發(fā)階段捕獲程序中的邏輯錯誤。通過 assert 宏，可以在條件不滿足時終止程序并輸出錯誤信息，這有助于在開發(fā)階段及早發(fā)現(xiàn)問題。
強烈建議使用斷言機制對函數(shù)傳參的參數(shù)合法性進行判斷，很多芯片的SDK包的函數(shù)傳參都采用了有效的斷言機制，以防止參數(shù)不合法帶來不必要的麻煩。

2、錯誤碼 (Error Codes)
通過返回錯誤碼來指示函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果。調(diào)用者可以根據(jù)錯誤碼采取相應(yīng)的措施，這是一種靈活且適用于多種應(yīng)用場景的錯誤處理方式。
對于有返回值的函數(shù)接口調(diào)用，錯誤碼包含了非常豐富的調(diào)試信息，當(dāng)某個函數(shù)接口調(diào)用異常時，通常先根據(jù)錯誤碼進行有效分析。

+ S  ?- d! X, M2 u3、中斷服務(wù)程序 (Interrupt Service Routines, ISR)
在嵌入式系統(tǒng)中，中斷是處理異常情況的常用方法。ISR用于處理硬件中斷，并確保系統(tǒng)在異常情況下仍能進入中斷服務(wù)程序進行相應(yīng)處理。
5 [" V; s& Z* ?- m: j2 r通常是CPU運行程序時，內(nèi)部硬件或總線出現(xiàn)錯誤而觸發(fā)中斷，對于MCU應(yīng)用可以使用 cm_backtrace 組件進行�；厮菖挪椋�以發(fā)現(xiàn)錯誤發(fā)生的地方。
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4、看門狗定時器 (Watchdog Timer)
看門狗定時器用于檢測和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通�？梢允褂肅PU的內(nèi)部看門狗，或使用外部看門狗芯片，系統(tǒng)在正常運行時需要定期重置看門狗定時器。
如果某些錯誤原因，導(dǎo)致程序邏輯不能及時重置定時器（俗稱：喂狗），看門狗就會觸發(fā)系統(tǒng)軟復(fù)位或外部RST引腳復(fù)位，這有助于防止系統(tǒng)因軟件錯誤而陷入死循環(huán)。
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1 z* @1 w* V# l4 X- y& k' V5、日志記錄 (Logging)
7 B9 D$ L4 Y0 |! ]) B/ J  c在應(yīng)用軟件運行時，如果產(chǎn)品上面有容量較大的非易失性存儲器，可以把運行時的錯誤日志記錄到存儲器里面。
記錄程序運行時的錯誤日志，這種方式有助于出錯時的調(diào)試和維護，開發(fā)人員不用時刻在機器旁邊進行程序運行監(jiān)視，存儲的錯誤日志還可以通過串口或調(diào)試接口輸出，這對于出現(xiàn)錯誤后的分析和問題解決非常重要。
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: w# d' j9 F( U. K0 g2 J6、錯誤傳遞
5 [% {8 a& Z4 WC 語言通常使用返回值來標(biāo)志函數(shù)是否執(zhí)行成功，調(diào)用者通過檢查返回值以判斷函數(shù)執(zhí)行情況。此外，也可以通過全局狀態(tài)標(biāo)志或局部跳轉(zhuǎn)（goto）來處理錯誤。
對于goto語句需要謹(jǐn)慎使用，在局部函數(shù)內(nèi)某個環(huán)節(jié)運行出錯，使用goto語句可以直接跳轉(zhuǎn)到錯誤處理節(jié)點，但大范圍使用goto跳轉(zhuǎn)，可能會破壞代碼的運行結(jié)構(gòu)與完整性。
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不同的錯誤處理機制，有對應(yīng)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景和系統(tǒng)要求，建議 C 語言程序開發(fā)者根據(jù)具體情況進行具體分析，沒有一概而論完美的方法。
2 E7 Q" c* u, D* E' l但為了提升嵌入式系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性，在嵌入式 C 語言程序里面引入合適的錯誤處理機制，是非常值得且有必要的。




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