无痛多线程：摆脱调试地狱的五个简单技巧

多线程 RTOS 应用程序的一个更被低估的方面是，您不能只查看代码来完全理解应用程序的工作原理。

你需要知道它的各个部分是如何相互通信的，你需要很多其他信息：任务需要多长时间才能执行，是否存在任何潜在的竞争条件或死锁，你是否满足你的计时要求等等。

您希望代码执行的操作和实际执行的操作可能在许多方面有所不同，这些差异在代码中既难以看到，也难以测试。对于所有使用多线程代码的开发人员来说，无论他们使用 RTOS 还是 Linux，这都是一个挑战，最好使用可视化跟踪诊断工具进行管理，这些工具可以让您深入了解我所说的代码的“黑暗面”——您可以从字面上看到它在执行时的行为。

视觉时间线是一个很好的起点。在许多情况下，查看随时间分布的软件事件、消息和任务执行非常重要，例如，当从症状中看不出错误的确切位置时，计算机在数字处理和文本日志中搜索方面可能非常出色，但通常您不知道要搜索什么。在视觉模式识别方面，人脑表现出色。

显示软件事件的可视化时间线为您提供了嵌入式应用程序内部工作的概述，如果您需要深入挖掘以查找错误，这是一个很好的起点。

调试时更好的洞察力意味着猜测更少，找到根本原因的几率更高。在无法使用传统方法（如在断点上停止系统）的情况下，它也有很大帮助。

你说printf调试呢？是的，printf 易于部署，有时它确实是您所需要的，但它的价格很高。将调试打印输出放在对时间敏感的应用程序代码中是有风险的，并且不能很好地扩展到更复杂的应用程序和更快的处理器。此外，printf 通常非常慢，每次打印输出大约几毫秒。相比之下，软件事件跟踪的优化解决方案可以比这快 100 倍左右，允许您在同一时间段内收集更多信息。

确保在整个开发项目中测量时间和性能。如果做得好，这可以确保您能够在开发过程中检测和解决任何问题，而不是在承诺的交付日期之前与时间赛跑。

满足时序规格对于具有硬要求的实时系统至关重要，但对于几乎任何嵌入式系统的用户体验也很重要。没有人喜欢缓慢的触摸屏或慢速的wifi路由器，因为它无法提供承诺的吞吐量。同样，从源代码来看，根本原因可能并不明显，如果真正的问题是糟糕的软件设计，简单地切换到更快的处理器可能没有任何好处。

如果您发现自己处于项目的“调试地狱”中，大量的调试会消耗房间中的所有能量并阻止项目向前发展，那么可视化跟踪诊断可以帮助您。在基于 RTOS 的应用程序的软件设计中未能遵循最佳实践通常是一个主要因素，它可能以性能差、处理器负载高或瞬态错误等形式出现。任务之间的大量依赖关系是设计可以改进的另一个常见信号。

即使是架构不佳的系统今天也可能运行，但它们将具有复杂和混乱的行为，再加上糟糕的可测试性，这增加了难以捉摸的错误泄漏到生产设备的风险。而且它们几乎肯定会很脆弱，因此代码或环境中的微小更改可能会导致它们失败。

可视化跟踪诊断可帮助开发人员分析和改进其软件设计，并确保稳定可靠的系统行为。当您能够更早地发现软件设计缺陷时，修复它们所需的更改更少。设计改进还可以带来更好的系统性能和响应能力，这反过来又可以让您选择更具成本效益的处理器来降低 BoM 成本或使用较低的时钟频率以延长电池寿命。

使用跟踪工具将跟踪数据连续流式传输到主机，如有必要，您可以在主计算机上存储很长的记录，甚至可以在屏幕上实时显示数据。跟踪流使您能够监视系统测试或查找难以重现的罕见错误。可视化跟踪诊断允许在高级可视化概述中发现异常，并向下钻取到特定事件以准确了解发生了什么。

最后，可视化跟踪诊断可以作为纯软件解决方案实现，不需要额外的硬件，甚至不需要调试探针。内存和处理器使用量是有成本的，但通常不超过这个成本，你可以在整个开发、测试甚至部署过程中将其保留在系统中。在所有阶段都提供这些信息意味着每个人都每天都能从中受益。

此方法允许记录应用程序中的任何相关信息，包括运行时未公开的内部数据和状态。数据可以与可视化执行时间线并行绘制，以便在运行时深入了解您的应用程序。这样，您可以制作出击败竞争对手的出色产品。

遵循这五个最佳实践，在系统级别获得所需的实时行为可见性，以提高产品质量并加快开发速度，从而更快地进入市场。

审核编辑：郭婷