千錯萬錯,都是中斷和堆棧惹的禍!
四月的重慶已然百花盛開,春回大地,大自然又恢復(fù)了勃勃的生機,燕子揮舞著銀光閃閃的翅膀,在湛藍而悠遠的天空中無拘無束地飛翔著,時而快速扇動著翅膀沖上天空,時而展開雙翼低低滑翔。在吸飽了四月新雨的潮氣的濕潤空氣中,小草顯得格外清新,綠油油地,就像一汪春水,在春風(fēng)的吹拂下,蕩起粼粼的水波。草地不遠處的停車場上,兩位面容憔悴、因睡眠不足而眼角發(fā)黑的工程師緊張而激烈地討論著,在空曠而幽靜的試驗場里,他們的聲音格外引人注目。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/391649.htm“是不是因為汽車行駛過程中,電磁環(huán)境的干擾造成CAN總線數(shù)據(jù)中某些位發(fā)生了變化,所以才造成無緣無故解鎖車門的情況?”同事抬起腫脹的眼皮,帶著詢問的神情,小心翼翼地問我。
“不會的,CAN總線的協(xié)議里本身就有CRC校驗,如果數(shù)據(jù)位出錯,CAN報文中的CRC校驗是通不過的,這時CAN控制器會提示錯誤的?!边@次故障發(fā)生在產(chǎn)品功能驗證已經(jīng)通過,量產(chǎn)前的實車路試過程中,如果問題解決地慢,可能需要重新路試,第二次路試的所有費用都得我們來掏,所以我的心情怎么也好不起來,于是我口氣生硬地回答他。
我們做的產(chǎn)品是車身控制器,俗稱BCM,這次路試出現(xiàn)的故障現(xiàn)象極其明了,就是在開車過程中,沒有任何操作的情況下,突然解鎖或者突然閉鎖,或者突然后背門解鎖了,來了兩天,一直沒有找到引發(fā)故障的原因,弄得我茶飯不思,苦悶到了極點。
“找車廠路試人員,我再跟他上車跑一下,觀察一下現(xiàn)象吧!”做為這次產(chǎn)品代碼的開發(fā)主力人員,我的任務(wù)是解決問題,同事的任務(wù)是和車廠人員打交道,給我做好服務(wù),所以我不客氣地支使起這位同事來。
雨后新晴的空氣顯得格外清新,微風(fēng)拂面,帶來一絲絲涼意,停產(chǎn)場的坑洼處還有一些沒有吹干的水窩,倒映著碎成一片片金箔的陽光。盡管倍感煎熬,目前仍處在水深火熱之中,但是我堅信,正如冬去春來大地回春一樣,我也會柳暗花明峰回路轉(zhuǎn)的。
故障再現(xiàn)
路試人員是個年輕小伙兒,看著很精神,也頗為健談,上車不久,便主動搭話和我談了起來。
“前些天一直下雨,你們過來這兩天才放晴?!彼治罩较虮P,腦袋稍稍轉(zhuǎn)向我這邊,笑意隨著他那年輕而又清脆的聲音一起傳了過來。
“你們發(fā)現(xiàn)故障的時候是在下雨天?”心思仍然撲在故障原因上的我,突然警覺起來。“是不是天晴的時候不發(fā)生這種故障?”
“大概是吧,記不太清了?!彼鼗貞?yīng)道。
‘是不是因為下雨,天氣比較潮濕,機械鎖那塊密封性做得不好,造成機械解閉鎖開關(guān)那里會出現(xiàn)解閉鎖信號呢?’我的腦袋飛速運轉(zhuǎn)著,默默在心里盤算著。‘應(yīng)該不會,即便路試車的機械鎖密封不好,也是只會誤解鎖,怎么會誤閉鎖呢?再說,后背門解鎖信號來自于PEPS從CAN總線上發(fā)過來的指令,和天氣也沒啥關(guān)系?!译S即否決了這種判斷。
前方路口紅燈,路試小伙兒嫻熟地減速、停車,按下了電子手剎,我看了看這輛車,隨口問起這輛車的配置來,EPS、自動擋、電子手剎、PEPS、陽光雨量傳感器、自動天窗、車窗防夾,‘比我們當(dāng)時測試BCM時的試驗車配置高。’我不禁暗暗想到。
‘咯噔’,一聲清脆的解鎖聲,劃破空氣直沖我的耳膜,“你按中控那里的解鎖鍵了?還是按遙控鑰匙上的解鎖鍵了?”一股熱血沖上了我的胸膛,爬上了我的臉龐,我?guī)еo張的神情,急切地問道。
“沒有啊,我什么都沒動,”路試小伙兒臉上掛著意味深長的微笑,“之前就是這樣子的,莫名其妙就解鎖了,有時是莫名其妙閉鎖,有時開著開著車,就聽到后背門打開了,當(dāng)時嚇了我一跳!”他盯著我的眼睛,加重語氣說道。
問題復(fù)現(xiàn)了!我的心砰砰跳著,現(xiàn)在可是個大晴天,艷陽高照,這下怪不到下雨天氣頭上了吧。驕傲的太陽高高在上,透過前擋風(fēng)玻璃,慷慨地將金線似的陽光灑滿在我的身上。
車輛又緩緩開動了,路試小伙兒顯然知道我在沉思,所以沒有打擾我。宜人的春風(fēng)透過車窗,撫摸著我的頭發(fā),我茫然地望著窗外,恍惚間,竟似不知身在何處。
‘為什么之前測試那么多次,都沒有出現(xiàn)這種偶發(fā)的故障呢?’我煩惱地思考著?!暗臏y試還是很充分的,我測完讓同事測,同事測完又讓測試人員測,最后又找車廠的技術(shù)人員來測,測的次數(shù)夠多了吧,我每次都在現(xiàn)場觀察,也沒出現(xiàn)過這種摸不著頭腦的現(xiàn)象??!’
‘要說測試條件有什么區(qū)別的話,那就是之前車停在那里,而現(xiàn)在是開了起來??墒?,這款BCM的功能和車開還是車停基本沒關(guān)系,難道車開起來和停在那里真有什么區(qū)別嗎?’想到這里,我不禁有些著急起來。
“把車靠邊停一下,接上OBD,我看看總線數(shù)據(jù)吧。因為之前測試BCM時,車廠不讓我們自己開車,我們基本上都是停著車測試的。我突然想到,是不是開起來總線上報文數(shù)據(jù)比停車狀態(tài)要多?”我給路試小伙兒解釋道,同時又因為和無關(guān)人員解釋而感到懊惱。
故障定位
車輛打著右轉(zhuǎn)向,緩緩地停在了路邊,我在方向盤下面摸索著找到OBD口,接上OBD線,另一邊接上我的筆記本,打開監(jiān)控軟件,把兩路CAN總線和一路LIN總線都監(jiān)控起來。
‘恩,比之前的報文好像是多了一些!’我模模糊糊地想到,‘也難怪,這輛車的配置全,CAN節(jié)點多,之前那輛車沒有ESP,是手動擋,也沒有TCU,而且不帶天窗?!彝蝗桓杏X,被詭異故障塵封的大門正在緩緩開啟。
“開起來吧,小伙兒,”我的心情突然明朗起來,帶著輕松而明快的語氣對他說?!拔铱纯纯偩€報文?!?/p>
路邊的景色迅速向后退去,汽車已經(jīng)駛上了高速,我的大腦也開始高速運轉(zhuǎn)起來。
‘之前的測試車配置低,CAN/LIN節(jié)點少,在固定的時間內(nèi)觸發(fā)中斷的次數(shù)也少,現(xiàn)在這個路試車,CAN/LIN節(jié)點多,觸發(fā)中斷次數(shù)多,這就是測試條件的真正區(qū)別!’由于勝利在望,我的心開始安定下來,有條不紊地分析著問題?!畣挝粫r間內(nèi)中斷次數(shù)越多,對CPU而言負荷就越重,中斷服務(wù)例程的執(zhí)行時間是一定的,中斷次數(shù)越多,就越可能出現(xiàn)中斷嵌套的問題,而中斷嵌套時會消耗堆棧,嵌套層級越深,堆棧消耗越大,由于堆棧大小是固定的,而且堆??臻g和變量空間都是在RAM的線性空間里,一旦堆棧越界,就會改變它所臨近的變量空間中的內(nèi)容!這些內(nèi)容發(fā)生了不應(yīng)該發(fā)生的變化,當(dāng)然會導(dǎo)致詭異的故障,也許這次無故解鎖和閉鎖只是表現(xiàn)比較明顯的故障,還有一些隱患已經(jīng)埋下,只是沒有暴露出來而已!’
‘問題就在這里,’我繼續(xù)欣喜地思考著,越來越感覺到喜悅在內(nèi)心激蕩不已?!吩囓囍袛啻螖?shù)多,造成了堆棧越界,堆棧越界,造成了無故解鎖閉鎖的故障!Perfect,這邏輯鏈條,完美!’
故障解決
回到停車場,同事正端著平板電腦等在那里,帶著耳機,笑意盈盈,顯然正在沉浸在電影的世界里??吹轿一貋砹?,他迎上來,張口就問:“測到故障了嗎?你感覺可能是什么原因?”
“嗯,故障復(fù)現(xiàn)了,而且已經(jīng)找到原因了?!?/p>
“哦?什么原因?”他兩眼放光,不自然地笑著。
“以后再說吧,我先把問題解決了再說。”我有些懊惱怎么把這個同事也帶來了,還得浪費我的時間和他解釋這些事情,全然忘記了住宿、吃飯、找車廠人員都是這位老兄干的。
我打開源碼,仔細閱讀了各個中斷的服務(wù)程序,卻覺得無從下手,因為每個中斷服務(wù)程序里都沒有冗余代碼,沒辦法進行精簡,所以,降低中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時間這條路是走不通了。
此路不通,我迅速轉(zhuǎn)向,仔細分析了各個中斷的優(yōu)先級,這些中斷的優(yōu)先級都是在之前寫代碼的過程中按照添加代碼的順序隨手設(shè)定的,由于之前測試沒出過岔子,所以盡管是“隨手設(shè)定”,也沒爆過雷。現(xiàn)在回頭一看,問題就出在這里。
我這款BCM里用了不少中斷,像定時中斷、CAN中斷、LIN中斷都是經(jīng)常發(fā)生的,而且CAN中斷的頻率最為頻繁,但是我之前卻把它的中斷優(yōu)先級設(shè)置得很低,結(jié)果就導(dǎo)致CAN中斷被各個優(yōu)先級更高的中斷隨意搶占,由于它頻繁發(fā)生且被隨意搶占,導(dǎo)致CPU大量時間都用在中斷服務(wù)程序的切換導(dǎo)致的堆棧入棧和出棧上,不僅實際效率降低,而且會導(dǎo)致堆棧越界問題。如果把CAN中斷優(yōu)先級調(diào)高,這個頻繁發(fā)生的中斷就不會被搶占,不僅提高了CPU的執(zhí)行效率,而且避免了堆棧越界。
按照這個思路,我調(diào)整了CAN中斷的優(yōu)先級,再次上車測試了兩天,故障消失了。。。
由于問題解決地還算及時,描述故障原因和解決方案的文檔寫得也清晰明確,因此這次路試繼續(xù)進行,不用再里程清零重新路試了。在回程的途中,筆者百感交集,在這些復(fù)雜難名的情感中,竟有一種寂寞感在心底滋生,我突然想起《美人魚》中鄧超唱的那句歌詞:“無敵是多么,多么寂寞~”
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