掌上单片机实验室 – RT-Thread 运行性能评估（21）

一、背景

        已经基于 RT-Thread 实现了小车的基本控制，由于小车的编码器较为简陋，为实现PID调速，算法上做了不少处理，故增加了不少运算量。虽说从现象上看，程序运行正常，预期的功能均已实现。

        但如何要想得到一个可靠的程序，必须知道程序运行时的几个关键指标：堆栈使用情况、MCU的占用率、中断响应时间。这些对实时操作系统而言是至关重要的，合理的堆栈剩余空间、MCU占用率及中断响应时间是嵌入式设备连续运行状态下可靠性的保障。

        为此，打算基于前面所完成的程序，测试一下上述指标。

二、需求

        在最接近真实运行状态下，检测：

1. 具备堆栈使用情况监测手段
2. CPU（MCU）占用率
3. 外部中断响应时间

        所谓“真实”，是指：所添加的测试代码尽量不影响原来程序的运行，同时又能反映程序在正常运行状态下，各种情况所对应的上述参数。

        至于为何选择这三个指标，网上应该有很多相关讨论，在此就不详述了。

三、测试方式及结果

3.1 堆栈使用情况监测

        一般多任务操作系统都需要监测堆栈使用情况，因为栈溢出将会导致程序跑飞，故一般OS会提供一个函数获取栈的最大使用情况。在FreeRTOS中，我就是用此方式获取的。

        但在RT-Thread中未找到类似函数，但它提供了两个更好的方式：

1. 支持监测栈溢出：就是在程序出现栈溢出时，会通过FinSH 从串口输出信息，这个对使用者还是十分友好的，在使用FreeRTOS时，我是发现程序异常再打开栈监测（因为栈监测输出有点耗资源，故只在需要时打开），此时如果程序已经不能运行基本功能，则需要通过“试”来确定是不是栈溢出所致？是那个任务的栈不够？有点麻烦。在RT-Thread中直接就可以通过输出信息知道那个线程栈不够，很方便。
2. 可以通过FinSH交互命令，通过串口终端命令，看到所有线程的栈使用情况；这个和之前我在 Arduino+FreeRTOS 下实现的功能类似，但无需自己编写代码，也是一个对用户十分友好的手段。

        有了栈溢出监测，为何还需要知道每个线程栈的使用情况？这是因为必须保证一定的余量，否则程序长期运行时就存在隐患。