- 一种采用特殊缓存机制和解析机制的嵌入式软件实时跟踪系统

3．3 普通查询解析机制

根据跟踪缓存管理机制二，由于全局跟踪信息缓存中跟踪信息呈完整连续分布，解码方式采用遍历查询方式。
首先，在PC端跟踪信息接收单元开辟一个环形队列(即解析前循环缓存)，用于存放从串口接收的跟踪信息。
然后在PC端解析显示单元开辟一个解析后循环缓存，用于存放解析后的完整跟踪信息。使用读指针遍历解析前循环缓存，查询到以跟踪头标识X开头的字符串，将其后的完整跟踪信息写入解析后循环缓存中，直至下一次遇到跟踪头标识X，记录解析前循环缓存读索引并保存当前解析后循环缓存写索引。循环以上操作，将解析前循环缓存中的跟踪信息依次解析，并放入解析后循环缓存中。

最后将解析后循环缓存中解析完成的完整跟踪信息码流转换成为可见字符，在PC机上显示输出。

4 性能分析比较

 

4．1 跟踪优化方案一

将跟踪信息按物理连续存储方式存储数据，即跟踪源在单条跟踪信息组装过程中，通过全局写指针控制跟踪信息写入。所有跟踪点均跟踪当前优先级秩序，对跟踪信息缓存区进行写操作，保证仅有一个跟踪信息缓存，且跟踪源相互抢占时根据优先级高低对跟踪缓存进行写操作。该机制跟踪缓存中的跟踪信息呈现嵌套、打断的不完整码流。

跟踪信息发送机制采取跟踪接口函数中触发传输装置搬移数据。在传输控制单元，通过配置DMA总线，将全局跟踪信息缓存中的跟踪信息搬移至串口寄存器中。PC端接收装置从串口寄存器中取出数据，放入PC端解析单元缓存空间，通过跟踪信息递归解析机制，将不完整的跟踪信息解析为完整连续的跟踪信息。其中每个跟踪信息缓存区尾部都设置一个保护数据区，保护区长度为单条信息最大长度L。

该方案解决了跟踪信息丢失问题，在PC端解析显示单元对不连续码流进行解码。由于该机制在嵌入式跟踪缓存单元中采取物理连续存储数据方式，降低了跟踪软件对ARM系统资源的消耗，保证了在高速运行情况下跟踪系统对ARM处理器CPU的消耗尽可能低。从而避免在高速运行的系统中，由于跟踪系统占用大量CPU导致系统运行速率低。该方案适用于对ARM子系统运行速率要求较高的终端系统。

4．2 跟踪优化方案二

在嵌入式跟踪信息缓存单元申请一个全局跟踪信息环缓存空间，同时申请一组备份缓存。写指针冲突时，高级任务的跟踪信息被写入备份缓存中，当前跟踪源继续将其跟踪信息写入全局跟踪信息缓存。每次写完当前条跟踪信息，检查备份缓存中是否有数——若有，则将其拷回至全局缓存中。该机制根据任务优先级高低来管理写指针，解决了写指针冲突导致跟踪信息不连续的问题。

在传输控制单元，通过配置DMA总线，设置发送目的地址及长度，将全局跟踪信息缓存中的跟踪信息搬移至串口寄存器中。PC端接收装置从串口寄存器中取出数据，放入PC端解析显示单元跟踪信息缓存区域，通过跟踪信息普通查询解析机制，将以X开头并以X结尾的完整跟踪信息解析出来。其中每个跟踪信息缓存区尾部都设置一个保护数据区，保护区长度为单条信息最大长度L。

该方案通过备份缓存机制解决了数据丢失问题，保证了跟踪信息输出的连续性和完整性。但由于备份缓存向全局跟踪缓存进行跟踪信息回拷过程，要大量占用ARM处理器CPU资源，导致该方案在对嵌入式系统运行速率要求高的环境中运行效率较低。

结语

针对现有的跟踪软件运行速率低、跟踪信息乱序、丢失严重等情况，提出了两种解决方案。一种是在ARM端采取物理连续存储方式进行编码，在PC端通过递归调用算法对嵌套跟踪信息进行重新组装，最后将解析后完整的码流转化为可见字符串输出。此方案适用于对ARM子系统运行速率要求较高，且PC端可用资源充足的软件跟踪系统。另一种方案是在ARM端将高级任务跟踪信息写入备份缓存，再通过数据回拷方式将备份缓存中的跟踪信息写入全局跟踪信息缓存区域。该方案在PC端解码时只需查询跟踪头标识进行解码，并将解析后连续的码流转化为可见字符串输出，适用于对嵌入式系统运行速率要求不高且PC端资源有限的软件跟踪系统。

以上两种方案均能保证输出跟踪信息的连续完整性，解决了Nucleus实时操作系统下低优先级任务会被高优先级任务抢占，从而可能出现的跟踪任务冲突而导致的跟踪信息相互覆盖、乱序等问题，为软件开发人员分析定位问题提供了更可靠的嵌入式软件实时跟踪系统，提高了其分析解决问题的效率。