RTOS应用程序中堆栈使用的计算

Question

我目前正在开发一个使用实时操作系统(micrium)在STM32微控制器中开发应用程序的项目。

在RTOS应用程序中是否有任何工具来计算特定线程的堆栈使用情况？

Answer 1

我不知道什么工具。但是，估计堆栈使用情况的两种简单方法一直适用于我。

1. 用0x55或0xAA之类的值填充所有RAM。让程序运行足够长的时间，同时使用设备的所有选项，以获得最大的代码执行覆盖率。停止(在某个调试器下)，检查RAM中正在覆盖的上述值。这应该给你一个很好的近似。这适用于或不使用操作系统。
2. 修改一下操作系统，以便在任务切换时，将记录到某个全局变量(数组)，并将每个任务的最低堆栈指针与相同任务的前一个值进行比较。在运行该应用程序足够长的时间后，检查计数器。虽然不能保证任务切换发生的那一刻就会有用于该任务的最大堆栈，但从统计上讲，经过足够长的时间并假设抢占性切换，您将成功地记录了一个足够准确的值。

Answer 2

如果使用GCC或clang，则-fstack-usage编译器开关为每个函数生成堆栈帧大小。您需要将这些信息与链接器生成的调用图信息结合起来，以找到从特定函数开始的最深的堆栈使用情况。从main()开始，任务入口点和ISR将为该线程提供最坏的使用情况。

帮助您完成了创建这样一个工具的工作，正如讨论过的这里一样，使用了来自这里的Perl脚本。

ARM的armcc编译器v5和更早版本(v6是clang/llvm)具有此功能，可以在链接映射中包含详细的堆栈分析，包括最坏情况的调用路径和不确定堆栈使用的警告(例如，由于递归或通过函数指针进行回调)。例如，如果您使用的是Keil，您可能正在使用armcc。同样，对于多线程系统(任务/ISRs)，您需要查看线程入口点的堆栈使用情况。

还请注意，在ARM Cortex-M上，“系统堆栈”由main()线程和所有ISR共享，如果您使用ISR抢占优先级，多个中断可能同时处于活动状态。因此，从理论上讲，最坏情况下的堆栈使用是每个main()和所有可能并发发生的ISR的堆栈使用量之和。虽然保持ISRs的简短和简单是很好的做法，但是要小心第三方代码.例如，ST的USB库在ISR上下文中运行整个USB设备堆栈！