删除了message center的指针传递支持,增加了定位bug的技巧文档

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NeoZng
2023-03-06 18:52:24 +08:00
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@@ -85,6 +85,77 @@ long long的范围比float小。无符号和有符号数直接转换可能变成
**宏只在当前文件生效**,如果宏放在.c那么对其他的文件是不可见的这也一般称作私有宏。
## 典型debug案例
这是一个结合了软件和硬件且多模块耦合的异常。
这是一个结合了软件和硬件且多模块耦合的异常。该bug发生在调试平衡步兵的底盘过程当中。
### 引发bug的原因
1. 指针在强制类型转换中变成了错误的类型,使得指向的内存地址被错误地修改
2. CAN总线负载过大导致电机反馈消息丢失
这里是发生bug的代码片段:
```c
static void LKMotorDecode(CANInstance *_instance)
{
static LKMotor_Measure_t *measure;
static uint8_t *rx_buff;
rx_buff = _instance->rx_buff;
measure = &((LKMotorInstance *)_instance)->measure; // 通过caninstance保存的id获取对应的motorinstance
// 上面一行应为: measure = &(((LKMotorInstance *)_instance->id)->measure);
measure->last_ecd = measure->ecd;
measure->ecd = ...
// ....
}
```
这是问题1的出处。can instance中保存了父指针即拥有该instance的LKMotorInstance。这里想通过强制类型转换将`void*`类型的`id`转换成电机的instance指针类型并访问其measure成员变量以从CAN反馈的报文中更新量测值。然而却直接将can instance转换成motor instance。
随后更新之后的数据被覆写到can instance内部使得其成员变量改变包括hcan、txbuf、rxbuf、tx/rxlen等。hcan是HAL定义的can句柄类型里面保存了指向can状态和控制寄存器的指针以及其他HAL状态信息然而其值被电机反馈回来的值覆写之后HAL的接口访问hcan时将引起异常。
第二个问题则不是显式存在的:
```c
void MotorControlTask()
{
DJIMotorControl();
HTMotorControl();
LKMotorControl();
ServeoMotorControl();
StepMotorControl();
}
```
这是motortask的内容此任务将以500hz的频率运行。在发生bug时我们将4个HT04电机和2个LK MF9025电机全部连接到CAN1上。注意HT04不支持多电机指令因此占用的带宽较大。在`LKMotorControl()`完成参考值计算和CAN发送之后立刻会调用`HTMotorControl()`后者需要连续发送4条报文。而HT和LK电机都会在接收到控制指令之后发送反馈信息报文。由于HT电机的控制在LK电机控制之后立刻执行导致总线被占据LK电机发送的反馈数据仲裁失败无法获得总线占有权使得主机收不到反馈数据。
### bug的发现和定位的尝试
程序的大体情况如下当时进行轮足式倒立摆机器人的测试启用了balance.c在其中注册了4个HT04电机can1和2个LK9025电机can2。控制报文的发送频率均为500Hz。
测试时发现9025电机可以接收到mcu发送的控制指令并响应但是mcu始终无法获得反馈值`LKMotorInstance->measure`的所有成员变量一直是零。由于CAN是总线架构电机能接收到数据说明通信正常。HT04电机也可以正常控制并收到反馈信息。在`LKMotorDecode()`函数中添加断点发现能够成功进入1~2次随后便引发HardFault。
此时内心有些动摇开始检查硬件连线。我们尝试把LK电机也挂载到CAN1总线上。开始单步调试发现LK电机可以正常接收一次反馈报文之后就进入`Hardfault_handler()`。HT和DJI电机均无此问题。进一步进行每条指令的调试发现在成功接收到一次报文之后接收报文指的是can发生中断并在处理函数中调用LK电机的解码函数我们并没有查看measure值是否刷新实际上这时候反馈值仍然为零进入该电机的控制报文发送时通过在`Hardfault_handler()`中添加汇编语句`asm("bx lr")`,即跳转到最后一次执行的指令,发现访问`hcan->state`会引起硬件错误。遇到这种情况说明发生了越界访问或使用了野指针。检查hcan的值发现是一个非常大的地址。因此怀疑hcan指针被其他的内存访问语句修改。
有了方向之后进一步对每一个函数都进行单步进入调试同时时刻监测hcan1的值。然而这时候出现即使一开始就单步调试也无法进入LK电机解码函数的问题。于是怀疑是CAN过滤器的配置问题使得LK电机反馈报文被过滤检查LK的接收id无误后认为可能由于LK电机的发送和接收ID都比较大0x140和0x280CAN标准ID放不下。但是查阅CAN specification后发现standar ID可以容纳11位的值应该不会有问题。于是把过滤器配置为mask模式让bxCAN控制器接收所有报文即不进行过滤。然而还是不奏效仍然无法收到数据。
这时候想起HT电机是不支持多电机控制指令的因此500Hz的控制频率似乎有些过高相当于2ms内要完成2x4+1+2=11次CAN报文的发送。计算1M波特率下最大通信速率果然超出了负载。于是降低`MotorTask()`的频率为200Hz果然能重新接收到数据了。
继续单步调试,终于发现在`LKMotorDecode()`通过强制类型转换获取LKMotorInstance的时候用错了变量使得反馈值被写入电机的`CANInstance`导致hcan指向随机的地址最终造成访问时引发hardfault。
修改之后将LK电机挂载到CAN2上控制频率回到500Hz程序正常运行。
### 解决方案
均衡总线负载,调节任务运行时间。