嵌入式軟件跟蹤調(diào)試技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)

3．2 傳輸控制機(jī)制
同跟蹤優(yōu)化方案一中傳輸控制機(jī)制。
3．3 普通查詢解析機(jī)制
根據(jù)跟蹤緩存管理機(jī)制二，由于全局跟蹤信息緩存中跟蹤信息呈完整連續(xù)分布，解碼方式采用遍歷查詢方式。
首先，在PC端跟蹤信息接收單元開辟一個(gè)環(huán)形隊(duì)列(即解析前循環(huán)緩存)，用于存放從串口接收的跟蹤信息。
然后在PC端解析顯示單元開辟一個(gè)解析后循環(huán)緩存，用于存放解析后的完整跟蹤信息。使用讀指針遍歷解析前循環(huán)緩存，查詢到以跟蹤頭標(biāo)識(shí)X開頭的字符串，將其后的完整跟蹤信息寫入解析后循環(huán)緩存中，直至下一次遇到跟蹤頭標(biāo)識(shí)X，記錄解析前循環(huán)緩存讀索引并保存當(dāng)前解析后循環(huán)緩存寫索引。循環(huán)以上操作，將解析前循環(huán)緩存中的跟蹤信息依次解析，并放入解析后循環(huán)緩存中。
最后將解析后循環(huán)緩存中解析完成的完整跟蹤信息碼流轉(zhuǎn)換成為可見字符，在PC機(jī)上顯示輸出。

4 性能分析比較
4．1 跟蹤優(yōu)化方案一
將跟蹤信息按物理連續(xù)存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，即跟蹤源在單條跟蹤信息組裝過程中，通過全局寫指針控制跟蹤信息寫入。所有跟蹤點(diǎn)均跟蹤當(dāng)前優(yōu)先級(jí)秩序，對(duì)跟蹤信息緩存區(qū)進(jìn)行寫操作，保證僅有一個(gè)跟蹤信息緩存，且跟蹤源相互搶占時(shí)根據(jù)優(yōu)先級(jí)高低對(duì)跟蹤緩存進(jìn)行寫操作。該機(jī)制跟蹤緩存中的跟蹤信息呈現(xiàn)嵌套、打斷的不完整碼流。
跟蹤信息發(fā)送機(jī)制采取跟蹤接口函數(shù)中觸發(fā)傳輸裝置搬移數(shù)據(jù)。在傳輸控制單元，通過配置DMA總線，將全局跟蹤信息緩存中的跟蹤信息搬移至串口寄存器中。PC端接收裝置從串口寄存器中取出數(shù)據(jù)，放入PC端解析單元緩存空間，通過跟蹤信息遞歸解析機(jī)制，將不完整的跟蹤信息解析為完整連續(xù)的跟蹤信息。其中每個(gè)跟蹤信息緩存區(qū)尾部都設(shè)置一個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，保護(hù)區(qū)長度為單條信息最大長度L。
該方案解決了跟蹤信息丟失問題，在PC端解析顯示單元對(duì)不連續(xù)碼流進(jìn)行解碼。由于該機(jī)制在嵌入式跟蹤緩存單元中采取物理連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式，降低了跟蹤軟件對(duì)ARM系統(tǒng)資源的消耗，保證了在高速運(yùn)行情況下跟蹤系統(tǒng)對(duì)ARM處理器CPU的消耗盡可能低。從而避免在高速運(yùn)行的系統(tǒng)中，由于跟蹤系統(tǒng)占用大量CPU導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行速率低。該方案適用于對(duì)ARM子系統(tǒng)運(yùn)行速率要求較高的終端系統(tǒng)。
4．2 跟蹤優(yōu)化方案二
在嵌入式跟蹤信息緩存單元申請(qǐng)一個(gè)全局跟蹤信息環(huán)緩存空間，同時(shí)申請(qǐng)一組備份緩存。寫指針沖突時(shí)，高級(jí)任務(wù)的跟蹤信息被寫入備份緩存中，當(dāng)前跟蹤源繼續(xù)將其跟蹤信息寫入全局跟蹤信息緩存。每次寫完當(dāng)前條跟蹤信息，檢查備份緩存中是否有數(shù)——若有，則將其拷回至全局緩存中。該機(jī)制根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高低來管理寫指針，解決了寫指針沖突導(dǎo)致跟蹤信息不連續(xù)的問題。
在傳輸控制單元，通過配置DMA總線，設(shè)置發(fā)送目的地址及長度，將全局跟蹤信息緩存中的跟蹤信息搬移至串口寄存器中。PC端接收裝置從串口寄存器中取出數(shù)據(jù)，放入PC端解析顯示單元跟蹤信息緩存區(qū)域，通過跟蹤信息普通查詢解析機(jī)制，將以X開頭并以X結(jié)尾的完整跟蹤信息解析出來。其中每個(gè)跟蹤信息緩存區(qū)尾部都設(shè)置一個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，保護(hù)區(qū)長度為單條信息最大長度L。
該方案通過備份緩存機(jī)制解決了數(shù)據(jù)丟失問題，保證了跟蹤信息輸出的連續(xù)性和完整性。但由于備份緩存向全局跟蹤緩存進(jìn)行跟蹤信息回拷過程，要大量占用ARM處理器CPU資源，導(dǎo)致該方案在對(duì)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行速率要求高的環(huán)境中運(yùn)行效率較低。

結(jié)語
針對(duì)現(xiàn)有的跟蹤軟件運(yùn)行速率低、跟蹤信息亂序、丟失嚴(yán)重等情況，提出了兩種解決方案。一種是在ARM端采取物理連續(xù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行編碼，在PC端通過遞歸調(diào)用算法對(duì)嵌套跟蹤信息進(jìn)行重新組裝，最后將解析后完整的碼流轉(zhuǎn)化為可見字符串輸出。此方案適用于對(duì)ARM子系統(tǒng)運(yùn)行速率要求較高，且PC端可用資源充足的軟件跟蹤系統(tǒng)。另一種方案是在ARM端將高級(jí)任務(wù)跟蹤信息寫入備份緩存，再通過數(shù)據(jù)回拷方式將備份緩存中的跟蹤信息寫入全局跟蹤信息緩存區(qū)域。該方案在PC端解碼時(shí)只需查詢跟蹤頭標(biāo)識(shí)進(jìn)行解碼，并將解析后連續(xù)的碼流轉(zhuǎn)化為可見字符串輸出，適用于對(duì)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行速率要求不高且PC端資源有限的軟件跟蹤系統(tǒng)。
以上兩種方案均能保證輸出跟蹤信息的連續(xù)完整性，解決了Nucleus實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下低優(yōu)先級(jí)任務(wù)會(huì)被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占，從而可能出現(xiàn)的跟蹤任務(wù)沖突而導(dǎo)致的跟蹤信息相互覆蓋、亂序等問題，為軟件開發(fā)人員分析定位問題提供了更可靠的嵌入式軟件實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)，提高了其分析解決問題的效率。