嵌入式 C 語言運行時的錯誤處理機制

工程師進階筆記

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嵌入式軟件工程師在編寫 C 語言應用程序的時候，經常會遇到程序運行時跑飛的情況，程序運行時產生錯誤，多半是程序員在編寫代碼時，沒有預判好發(fā)生錯誤的地方，并且沒有設計好合適的錯誤處理機制。
& W: j9 J  c' ~8 v在嵌入式C語言編程中，錯誤處理機制是確保系統穩(wěn)定性和可靠性的關鍵部分，能確保系統在已知的風險和錯誤條件下正常運行。
: `  [8 c  k" x7 h2 G* M0 b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)現問題。
! B) C' E: N4 S2 K3 \強烈建議使用斷言機制對函數傳參的參數合法性進行判斷，很多芯片的SDK包的函數傳參都采用了有效的斷言機制，以防止參數不合法帶來不必要的麻煩。
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) P! P, E" C: Q. q" }& ~/ y3 q2、錯誤碼 (Error Codes)
通過返回錯誤碼來指示函數執(zhí)行的結果。調用者可以根據錯誤碼采取相應的措施，這是一種靈活且適用于多種應用場景的錯誤處理方式。
" t" N2 L6 ^; O# N4 L對于有返回值的函數接口調用，錯誤碼包含了非常豐富的調試信息，當某個函數接口調用異常時，通常先根據錯誤碼進行有效分析。
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3、中斷服務程序 (Interrupt Service Routines, ISR)
& W6 Q0 p0 a, t& q# y$ r  |0 S" W: X在嵌入式系統中，中斷是處理異常情況的常用方法。ISR用于處理硬件中斷，并確保系統在異常情況下仍能進入中斷服務程序進行相應處理。
. i# J( A2 F* N4 H3 T通常是CPU運行程序時，內部硬件或總線出現錯誤而觸發(fā)中斷，對于MCU應用可以使用 cm_backtrace 組件進行�；厮菖挪�，以發(fā)現錯誤發(fā)生的地方。

4、看門狗定時器 (Watchdog Timer)
看門狗定時器用于檢測和恢復系統故障，通�？梢允褂肅PU的內部看門狗，或使用外部看門狗芯片，系統在正常運行時需要定期重置看門狗定時器。
5 L/ @- ^7 v' [' @1 Y如果某些錯誤原因，導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)系統軟復位或外部RST引腳復位，這有助于防止系統因軟件錯誤而陷入死循環(huán)。


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5、日志記錄 (Logging)
在應用軟件運行時，如果產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。
: c9 F$ a/ N" |( M8 ~8 P7 U4 H記錄程序運行時的錯誤日志，這種方式有助于出錯時的調試和維護，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試接口輸出，這對于出現錯誤后的分析和問題解決非常重要。
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6、錯誤傳遞
C 語言通常使用返回值來標志函數是否執(zhí)行成功，調用者通過檢查返回值以判斷函數執(zhí)行情況。此外，也可以通過全局狀態(tài)標志或局部跳轉（goto）來處理錯誤。
對于goto語句需要謹慎使用，在局部函數內某個環(huán)節(jié)運行出錯，使用goto語句可以直接跳轉到錯誤處理節(jié)點，但大范圍使用goto跳轉，可能會破壞代碼的運行結構與完整性。
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不同的錯誤處理機制，有對應不同的業(yè)務應用場景和系統要求，建議 C 語言程序開發(fā)者根據具體情況進行具體分析，沒有一概而論完美的方法。
. F% Z% g4 ]& E+ A% J但為了提升嵌入式系統整體的穩(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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