FreeRtos堆栈检测应用
Free rtos每个任务都有自己的栈空间，每个任务需要的栈大小也是不同的。如果堆栈过小就会造成栈溢出，有时候栈溢出发生在某种特定顺序的任务切换中，比较难检测出。所以前期测试和监控任务栈用量就显得尤其重要。
- FreeRTOSConfig.h文件中配置宏定义：
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2 #define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 1
- 在任务切换时检测任务栈指针是否过界了，如果过界了，在任务切换的时候会触发栈溢出钩子函数。
void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask,signed char *pcTaskName );
- 用户可以在钩子函数里面做一些处理。
- 任务创建的时候将任务栈所有数据初始化为0xa5，任务切换时进行任务栈检测的时候会检测末尾的16个字节是否都是0xa5，通过这种方式来检测任务栈是否溢出了。相比方法一，这种方法的速度稍慢些，但是这样就有效地避免了方法一里面的部分情况。不过依然不能保证所有的栈溢出都能检测到，比如任务栈末尾的16个字节没有用到，即没有被修改，但是任务栈已经溢出了，这种情况是检测不到的。另外任务栈溢出后，任务栈末尾的16个字节没有修改，但是溢出部分的栈区的数据修改了，这部分栈区的数据不重要或者暂时没有用到还不会有什么问题，但如果是重要数据被修改将直接导致系统进入硬件异常，这种情况下，栈溢出检测功能也是检测不到的。
- 溢出检测的实现原理：
#if( ( configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW > 1 ) && ( portSTACK_GROWTH < 0 ) ) #define taskCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW() \ { \ const uint32_t * const pulStack = ( uint32_t * ) pxCurrentTCB->pxStack; \ const uint32_t ulCheckValue = ( uint32_t ) 0xa5a5a5a5; \ \ if( ( pulStack[ 0 ] != ulCheckValue ) || \ ( pulStack[ 1 ] != ulCheckValue ) || \ ( pulStack[ 2 ] != ulCheckValue ) || \ ( pulStack[ 3 ] != ulCheckValue ) ) \ { \ vApplicationStackOverflowHook( ( TaskHandle_t ) pxCurrentTCB, pxCurrentTCB->pcTaskName ); \ } \ } #endif /* #if( configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW > 1 ) */
- 实现用户的钩子函数：
/** * @brief if task overflow, it will run here. * @param [IN]task handle. * @param [IN]task name string pointer. * @retval None */ void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask, signed char *pcTaskName ) { while(1) { printf("task %s is stack overflow. \r\n", pcTaskName); vTaskDelay(500); } }
- 测试每个任务的堆栈大小：
/** * @brief check all task stack and get the remain stack size. * @param None. * @retval None */ void CheckTaskStack(void) { uint8_t i = 0; float stack_usage = 0; DEBUG_PRINT("\r\n------------------------------------\r\n"); for(i=0; i<APP_TASK_NUMS; i++) { TaskConfigStruct[i].stack_remain = uxTaskGetStackHighWaterMark( TaskConfigStruct[i].handle ); stack_usage = 100.0f*((float)TaskConfigStruct[i].stack_max -
(float)TaskConfigStruct[i].stack_remain )/ (float)TaskConfigStruct[i].stack_max; DEBUG_PRINT("> id=%d, name=%8s, stack usage=%5.2f%%, free/all=%4d/%4d.\r\n",
TaskConfigStruct[i].id, TaskConfigStruct[i].name, stack_usage,
TaskConfigStruct[i].stack_remain, TaskConfigStruct[i].stack_max ); } DEBUG_PRINT("------------------------------------\r\n\r\n"); }
- 测试结果,还剩余4个u32空间，溢出检测的方法2刚好是检查最后的4个数据，此时恰好不会触发overflow。
/** * @brief check all task stack and get the remain stack size. * @param None. * @retval None */ void CheckTaskStack(void) { uint8_t i = 0; uint8_t i2 = 0; // test stack overflow float stack_usage = 0; DEBUG_PRINT("\r\n------------------------------------\r\n"); for(i=0; i<APP_TASK_NUMS; i++) { TaskConfigStruct[i].stack_remain = uxTaskGetStackHighWaterMark( TaskConfigStruct[i].handle ); stack_usage = 100.0f*((float)TaskConfigStruct[i].stack_max -
(float)TaskConfigStruct[i].stack_remain )/ (float)TaskConfigStruct[i].stack_max; DEBUG_PRINT("> id=%d, name=%8s, stack usage=%5.2f%%, free/all=%4d/%4d.\r\n",
TaskConfigStruct[i].id, TaskConfigStruct[i].name, stack_usage,
TaskConfigStruct[i].stack_remain, TaskConfigStruct[i].stack_max ); } DEBUG_PRINT("------------------------------------\r\n\r\n"); }
- 测试结果：再次定义局部变量uint8_t i2， 任务切换时候压栈会把i2入栈，此时会触发溢出检测。测试发现，任务在第2次切换时候就发生了堆栈溢出。
