uc-OS III 任务优先级不当引发的困扰

前言

为了使STM32的生态系统里OS多元化，stm32系列不仅支持FreeRTOS,也支持uc-OSIII，提供给客户更多选择，满足客户日益增长的需求。

这里使用stm32f429-eval平台，基于stm32cubef4中的Demostration例程，替换其中的FreeRTOS。例程中uc-OSIII系统里涉及的任务及其优先级配置如下表：

Demostration 是一个综合示例，包含了尽可能多的中间件，譬如GUI framework, STemwin,USB stack, FatFS, OS(FreeRTOS)等等。鉴于芯片内存大小限制，在stm32f429-eval 平台上，tcp/ipstack lwIP 并未集成进去。

Case 1 优先级设置不当引发ANR(application not response)

1.1 问题描述

在应用中，有一个videoplayer 和audioplayer 模块，其中有一个功能，从文件系统中向播放器添加文件、文件夹，这在emWinframework 中，通过控件CHOOSEFILE_Create实现，它是一个基于窗口的模式对话框。

然而，只要点击“+”按钮或者文件夹按钮后，弹出一个选择文件的对话框，再点击屏幕任何地方，系统都没有任何反应，界面也一直停留在这个对话框。

1.2 问题分析与定位

在uc-OSIII 中，触摸屏事件是通过软定时器实现的，软件定时器是通过一个任务实现的，而当定时器任务的优先级比GUI任务低时，当GUI任务处于就绪状态时，定时器任务得不到任何调度，那么任何触摸事件的更新消息无法产生，也无法发送给GUI任务，而GUI任务在等待触摸事件（GUI任务与触摸模块是通过信号量来同步的）。这样就出现了deadlock,一方（消费者）死等某个事件的产生，而另外一方（生产者）无法产生这个事件，系统就出现了无响应的现象。

1.3 问题解决方案

既然uc-OSIII 是抢占式调度模式（也支持round-robbin调度），那么将定时器任务优先级调整比GUI任务优先级高一级即可，问题予以解决。

Case 2 优先级设置不当引发调试模式下，程序崩溃

2.1 问题描述：

使用Keil5.20 版本编译、调试、下载程序时，如果程序处于运行模式，一切正常；然而如果置于调试模式，则程序100%crash。这种情形十分罕见，一般情况下是，运行模式往往程序会crash,调试模式下，程序可以正常运行。使用调试模式来troubleshootbug 的。

2.2 问题分析&解决

幸运的是，该问题100%复现。于是竭尽全力去找寻上一次对程序的修改导致了此问题，一步一步撤销修改，恢复成代码的初始状态。经过几番努力，力争追根溯源，想查明是哪一次的修改导致了问题。结果，依然一无所获。

于是，开始考虑从异常处理程序中着手，找到触发异常的那条指令，那个函数，那个任务。这里主要参考了ARM提供的应用笔记《apnt209.pdf》。调试时，通过FaultReport 知悉，此异常为busfault,而且BFARVALID和PRECISERR都置位了。按照ARM的指南，BFARVALID 对应的地址寄存器存储的是触发busfault 的指令地址，不过这次失效了，里面的地址不在ROM地址范围内。

本想咨询一下ARM的技术支持，如何解决这一问题。因为个人觉得，这个问题跟调试器有关，怀疑是自己对于IDE的某些参数配置不当才引起的。苦于没有任何间接的、直接的来自ARM官方的关于KeilMDK 技术支持。未遂。

心痛还得心药治，解铃还须系铃人。考虑系统存在诸多任务，于是考虑通过WBS方式，一一注释掉这些任务，看看究竟是哪个任务引起的。这样做的话，工作量比较大。退而求其次，既然调试时程序每次都crash，而且每次crash时，内核的寄存器参数的值都是一样的（幸运的是，该异常不是随机产生的），联想到Linux内核里有一个当前任务指针currenttask pointer,而uc-OSIII 中也有类似的数据结构（其他OS如FreeRTOS也有类似数据结构），即OSTCBCurPtr，将其置于watch窗口，发现其指向OSStatTaskTCB,于是在stat 任务相应

的任务处理函数设置断点，单步执行，这样居然程序可以正常运行！

进一步发现，在系统启动过程中，stat任务会统计每个任务占用CPU时间，比较耗费CPU,导致GUI 任务不能及时执行，从而诱发总线异常（busfault）。于是尝试将stat任务优先级调低，重新编译、下载、调试，一切OK!运行模式也OK.

 OMG，原来是stat 任务优先级设置过高导致了bus fault !还是任务优先级安排不当导致的问题。

参考资料：

1、https://www.segger.com/cms/admin/uploads/userfiles/file/emWin/samples/src/DIALOG_FS_ChooseFile.c

2、http://www.programgo.com/article/33004595531/

3、http://bbs.armfly.com/simple/?t18609.html

4、 UsingCortex-M3 and Cortex-M4 Fault Exception--apnt209.pdf