错误爱上我——关于嵌入式程序错误处理的框架性的探讨

只看该作者 · 2008-4-21 13:46

“程序悠悠，错误多多，改啊又改错。容错处理，程序框架，几人能看透。。。”，dongshan
哼着歌，摇摆着脑袋向阿姨家走去。最近有些忙，很久没到阿姨家串门，不知众表哥怎么样？这不，带上些小礼品，来看看各位表兄弟。阿姨家不是别人家，无论你什么时候去，那里总有一张椅子在等着你，这让人很感动。
    二十一世纪最贵的是什么？人才。编写代码最怕的是什么？废话——错误！当然，此处的“错误”并不是指我们人为编码的错误，而是指在我们的嵌入式系统中，经常会有不确定的意外事件发生，这些并不是我们想看到的。比如，你正在等待一个IIC器件的应答，可是那个IIC器件就是“不理你”，又或者，你用了一个字节类型的标志位变量mode，并且指定它为0时，表示为自动模式；为1时，表示为手动模式。其它的值都是非法的，可是某一天，你会惊讶的发现，有人竟然动了你的奶酪，此变量的值变成了其它的值。我所说的这些均属于意外的事件，它们可能是由于器件的损坏，或者是干扰所致。故我们在编码时，要“防范性”编程。所谓的“防范性”，就是你可以随便的意淫，但是要作最坏的打算，这与GMD的“宁可错杀三千，不可放过一个”有异曲同工之妙。于是，我们针对以上两种情况，可能作如下处理(用C伪码表示)：
1．    IIC无应答的错误处理
……                 //此处代码省略一万行^D^
    while(IIC无应答)
    {
       计时；
       If(计时)100)        //防止永远无应答
       {
          break;
       }
     }
     ……                 //此处代码省略一万行
2.变量被意外的改变的错误处理
     …….                //此处代码省略一万行
     If(mode==0)
     {
         自动模式处理；
     }
     Else if(mode==1)
     {
         手动模式处理;
     }
     Else
     {
     //此处是我们不希望看到的，但是事情已发生了，只有人为的指定一个合法的值哦。
        mode=0;        //嗯，此乃错误处理呢
     }

     ……                 //此处代码省略一万行

“火星人都会”，有的表兄弟不屑地说。嗯，不错，dongshan学着紫霞仙子的语气，幽幽地道： “你们的表弟dongshan是个大笨蛋，他会哆哆嗦嗦地讲个没完，但你们只预测到了开头，却没预料到结尾。。。”。这种写法，当然可以。但是随着程序的疯长，及容错设计的增多，到后来以致防错代码遍及程序每个角落，这样阅读，修改，维护起来十分吃力。有没有像C++中的try…catch那样东东，使正常代码与错理处理代码分别开来呢？而这正是我今天想探讨的内容。
    一个C++的防错代码可能如下：
    try
    {
        ……
        throw  异常;
        ……
    }
    catch(异常)
    {
        异常处理；
    }
    catch(…)
    {
        异常处理;
    }

经过一番折腾，终于发现，c中的setjmp不就可以用作c++中的try…catch吗？c中 longjmp不就可以用作c++中的throw吗？setjmp,longjmp的用法请参见C语言手册，在此并不作说明，表弟我可以对着月亮发誓，并不是因为懒，而是因为我清楚的知道,我再怎么浪费口舌也比不上参考手册来的明了。故在此直接应用。但在作具体的应用之前，首先对我的系统作个假设：
    假设我的MCU是51系列，其程序主循环中有三个模块,一个是IIC模块IIC_DO，一个是SPI模块SPI_DO，一个是显示模块DISP。它们均可能发生意外的错误，有的错误是不可恢复的，如：IIC器件损坏。有的错误是可恢复的，如：显示状态变量值非法。不同的错误码类型处理的方法也不同，对于不可恢复的错误，必须封锁相关的模块，而对于可恢复的错误，应在修复错误后重新运行。在此假设IIC,SPI模块发生的是可修复错误码，DISP发生的是不可修复错误码。为了便于观察结果，每个模块的实际功能仅是在串口输出“XXX was called”的提示信息。

于是乎，给出一个完整的程序框架，具体代码如下（keil中已调试通过）：

#include <REG52.H>
#include<setjmp.h>
#include <stdio.h>

#define IIC_NOACK    1
#define SPI_ERR       2
#define DISP_ERR      3

void TriggerErr( int t);          //触发一个错误
void ErrHandle(int t);         //整个系统错误处理函数，与正常代码区别开来。

void InitSys(void);              /*系统初始化模块 ,此处令其初始化串口，用于调试 ,当然你可以加入任何其它的初始化代码*/
void IIC_DO(void);              //IIC通信模块
void SPI_DO(void);              //SPI通信模块
void DISP(void);                  //显示模块

jmp_buf env;

bit bIsIICErr, bIsSPIErr,bIsDispErr;    /*因为错误是不可预测的，故用此标志来模拟某些模块出错，实际应用并不需要这些标志变量*/
bit bLock0=0,bLock1=0,bLock2=0;    /*0:模块正常执行, 1:模块被封锁,用于处理不可恢复的错误*/
main()
{
  int flag;

  InitSys();             //初始化系统

  bIsIICErr=1;           //运气真是太背了，三个系统模块均会出现错误!
  bIsSPIErr=1;
  bIsDispErr=1;

  while(1)
  {
        flag=setjmp(env);
      if(0==flag)
      {
            if(!bLock0){IIC_DO();}   //IIC通信
          if(!bLock1){SPI_DO();}   //SPI通信
          if(!bLock2){DISP();  }   //显示模块
      }
      else
      {
            ErrHandle(flag);         //此处是整个系统的错误处理代码
      }
  }

}

void InitSys(void)
{
    SCON  = 0x50;                /* SCON: mode 1, 8-bit UART, enable rcvr      */
    TMOD |= 0x20;               /* TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload        */
    TH1   = 221;                /* TH1:  reload value for 1200 baud @ 16MHz   */
    TR1   = 1;                  /* TR1:  timer 1 run                          */
    TI    = 1;                  /* TI:   set TI to send first char of UART    */
}

void TriggerErr(int t)
{
    longjmp(env,t);
}

void ErrHandle(int t)
{
   switch(t)
   {
         case IIC_NOACK:
         printf ("IIC ERR WAS HANDLED ");
         bIsIICErr=0;  //经过错误处理后,错误已被修复,故恢复执行
         break;
      case SPI_ERR:
         printf ("SPI ERR WAS HANDLEＤ ");
         bIsSPIErr=0; //此句用于模拟错误码被恢复,经过错误处理后,错误已被修复,故恢复执行
         break;
      case DISP_ERR:
         printf ("DISP ERR WAS HANDLED ");
         bLock2=1;         //此处对发生不可恢复的错误的模块作屏蔽处理.
         break;
    }

}

void IIC_DO(void)
{
    printf ("IIC_DO was called ");
    if(bIsIICErr)　　　　　　　　　 //模拟出错
    {
　　　　printf ("IIC ERR OCURRED ");
　　　　TriggerErr(IIC_NOACK);
    }
}
void SPI_DO(void)
{
    printf ("SPI_DO was called ");
    if(bIsSPIErr)　　　　　　　 //模拟出错
    {
    　　printf ("SPI ERR OCURRED ");
　　　　TriggerErr(SPI_ERR);
　　　　
    }
}
void DISP(void)
{
    printf ("DISP was called ");
    if(bIsDispErr)              //模拟出错
    {
　　　　printf ("DISP ERR OCURRED ");
　　　　TriggerErr(DISP_ERR);
    }
}
如此来来，我们就把所有的错误处理放到了ErrHandle中。编译，链接，调试，全速运行，停止，以上动作一气呵成，打开串口0窗口，发现了吗？结果如下：
    IIC_DO was called          　　 //IIC模块被调用
    IIC ERR OCURRED 　　　　　  //IIC模块发生了错误
    IIC ERR WAS HANDLED        //错误被修复
    IIC_DO was called               //重新运行
    SPI_DO was called
    IIC ERR OCURRED
    SPI ERR WAS HANDLED
    IIC_DO was called
    SPI_DO was called
    DISP was called
    DISP ERR OCURRED
    DISP ERR WAS HANDLED      //此错误是不可修复的，故封锁了DISP模块，以后不再被调用
    IIC_DO was called
    SPI_DO was called
    IIC_DO was called
    SPI_DO was called
    IIC_DO was called
    SPI_DO was called
    IIC_DO was called
    SPI_DO was called
    IIC_DO was called

　　　以上是表弟我对错误处理的一点思考，不妥之处请各位拍砖！夜已深，是该睡觉了。
“快不快乐我无所谓，只想找个女人来陪。。。”dongshan**地哼着的歌曲，姗姗而去，远远望去，留下的仅是一个猥琐的背影。。。
    “神经”，背后不知谁骂了一句。

附：完整的工程文件。Keil c51 v8.08