嵌入式 C 語言運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤處理機(jī)制

工程師進(jìn)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(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到程序運(yùn)行時(shí)跑飛的情況，程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，多半是程序員在編寫代碼時(shí)，沒有預(yù)判好發(fā)生錯(cuò)誤的地方，并且沒有設(shè)計(jì)好合適的錯(cuò)誤處理機(jī)制。
在嵌入式C語言編程中，錯(cuò)誤處理機(jī)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(xiǎn)和錯(cuò)誤條件下正常運(yùn)行。
以下分享一些常用的錯(cuò)誤處理方法：
1、斷言 (Assertions)
2 W+ D1 o5 i4 o( X/ l斷言用于在開發(fā)階段捕獲程序中的邏輯錯(cuò)誤。通過 assert 宏，可以在條件不滿足時(shí)終止程序并輸出錯(cuò)誤信息，這有助于在開發(fā)階段及早發(fā)現(xiàn)問題。
強(qiáng)烈建議使用斷言機(jī)制對(duì)函數(shù)傳參的參數(shù)合法性進(jìn)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(jī)制，以防止參數(shù)不合法帶來不必要的麻煩。

( P( R7 w6 w6 X+ A; q  j2、錯(cuò)誤碼 (Error Codes)
通過返回錯(cuò)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(cuò)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(chǎng)景的錯(cuò)誤處理方式。
! K& x: h0 i5 A, A7 Q對(duì)于有返回值的函數(shù)接口調(diào)用，錯(cuò)誤碼包含了非常豐富的調(diào)試信息，當(dāng)某個(gè)函數(shù)接口調(diào)用異常時(shí)，通常先根據(jù)錯(cuò)誤碼進(jìn)行有效分析。
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8 U9 X* w% ~; ^6 j; o3、中斷服務(wù)程序 (Interrupt Service Routines, ISR)
$ e- Y2 r+ k5 V& _# R- h# x2 e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(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行相應(yīng)處理。
通常是CPU運(yùn)行程序時(shí)，內(nèi)部硬件或總線出現(xiàn)錯(cuò)誤而觸發(fā)中斷，對(duì)于MCU應(yīng)用可以使用 cm_backtrace 組件進(jìn)行棧回溯排查，以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤發(fā)生的地方。
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4、看門狗定時(shí)器 (Watchdog Timer)
看門狗定時(shí)器用于檢測(cè)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(yùn)行時(shí)需要定期重置看門狗定時(shí)器。
如果某些錯(cuò)誤原因，導(dǎo)致程序邏輯不能及時(shí)重置定時(shí)器（俗稱：喂狗），看門狗就會(huì)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(cuò)誤而陷入死循環(huán)。
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5、日志記錄 (Logging)
在應(yīng)用軟件運(yùn)行時(shí)，如果產(chǎn)品上面有容量較大的非易失性存儲(chǔ)器，可以把運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤日志記錄到存儲(chǔ)器里面。
記錄程序運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤日志，這種方式有助于出錯(cuò)時(shí)的調(diào)試和維護(hù)，開發(fā)人員不用時(shí)刻在機(jī)器旁邊進(jìn)行程序運(yùn)行監(jiān)視，存儲(chǔ)的錯(cuò)誤日志還可以通過串口或調(diào)試接口輸出，這對(duì)于出現(xiàn)錯(cuò)誤后的分析和問題解決非常重要。

6、錯(cuò)誤傳遞
C 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(cuò)誤。
5 J7 `0 C. d1 @+ T8 G4 [對(duì)于goto語句需要謹(jǐn)慎使用，在局部函數(shù)內(nèi)某個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行出錯(cuò)，使用goto語句可以直接跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理節(jié)點(diǎn)，但大范圍使用goto跳轉(zhuǎn)，可能會(huì)破壞代碼的運(yùn)行結(jié)構(gòu)與完整性。

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不同的錯(cuò)誤處理機(jī)制，有對(duì)應(yīng)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行具體分析，沒有一概而論完美的方法。
) v: }( |6 S4 y3 K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(cuò)誤處理機(jī)制，是非常值得且有必要的。
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