Debugging Arduino/AVR ATmega微控制器，随机复位、跳跃或变量/数据损坏

我认为Arduino/AVRs MCU的许多程序员可以分享一些知识

我的具体问题是：
在我的例子中，在Atmel Atmega128 AVR上。
基于ADC数据，我运行了一个循环，在串行控制台中进行一些计算，它还驱动了一个中断

发生的事情是，当我使用一定量的串行输出时，程序突然变得非常不稳定。
代码内的随机跳跃、随机未知中断、随机变量损坏、未设置MCU寄存器位的随机重置。
在特定点添加缓冲区解决了不稳定性问题。
改变gcc的优化参数也改变了行为，没有优化，代码相当稳定

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检查我的答案，找出可能的原因和真正的原因。

有很多陷阱，这些都是一些卑鄙的陷阱：

1）突然重置可能有多种原因。 您的AVR可能运行的电压过低，要么降低频率，要么增加电压。检查数据表，他们有一个图表，他们对此很认真：）

2）另一个潜在问题是未处理的中断，您必须处理每个中断，因为未知IRQ将导致立即重置。
我喜欢将此代码添加到一个特殊的“捕获所有”ISR中，该ISR捕获所有未处理的IRQ

ISR(BADISR_vect)
{

    for (;;) UDR0='!';
}

这个片段将写大量的！进入UART。或者，您可以让LED闪烁，等等。只需确保不要从那里返回，因为这只会隐藏问题，并且在程序继续运行时，您可能找不到错误

3）在main（）或init代码中，应尽快检查MCU状态寄存器，并将其设置为零。
在大多数重置情况下，该寄存器将保存重置原因

if(MCUCSR & (1<<PORF )) myprintf0P(PSTR("Power-on reset.\n"));
if(MCUCSR & (1<<EXTRF)) myprintf0P(PSTR("External reset!\n"));
if(MCUCSR & (1<<BORF )) myprintf0P(PSTR("Brownout reset!\n"));
if(MCUCSR & (1<<WDRF )) myprintf0P(PSTR("Watchdog reset!\n"));
if(MCUCSR & (1<<JTRF )) myprintf0P(PSTR("JTAG reset!\n"));
MCUCSR = 0;

6）这是我的特殊问题，它导致了上述所有问题和更多问题。 在我的例子中，整个问题都来自于我在3.3V和16MHZ下使用AVR的愚蠢。在该频率下，需要大约4.5V的电压才能稳定运行。
早些时候，我做了一些测试，MCU似乎运行得非常稳定，但随着代码大小的增加，稳定性降低。
这就好像我有一个非常严重的内存损坏，可能是由ISR触发的。
或者好像某些libc函数（与progmem相关的函数）出现故障。
将设备置于5V可解决此问题。这种智慧花费了我无数个小时的时间进行软件分析，我在软件方面深入搜索了每一个可能的原因。
教训：如果你给微控制器编程，千万不要把它当作纯粹的软件：）

7）对于高级内存损坏分析可以将堆栈设置为特定的预定义状态。这可以极大地帮助您进行调试，因为您可以观察数据中变量的增长情况。
此外，空终止的丢失会使指针运行到已知数据而不是未知数据中。
只需向项目中添加一个C文件，代码如下：

extern void *_end, *__stack;
#define __ALD(x) ((uintptr_t)(x) - ((uintptr_t)(x) & 0x03))
#define __ALU(x)   ((uintptr_t)(x) + ((uintptr_t)(x) & 0x03))
void _stackfill(void) __attribute__((naked)) __attribute__((optimize("O3"))) __attribute__((section (".init1")));
void _stackfill(void)
{
    uint32_t* start = (uint32_t*)__ALU(&_end);
    uint32_t* end   = (uint32_t*)__ALD(&__stack);

    for (uint32_t *pos = start; pos < end; pos++)
        *pos = 0x41424142; // ends up as endless ascii BABA
}

extern void*\u end，*\u堆栈；
#定义ALD（x）（（uintpttr（t）（x）-（uintpttr（t）（x）和0x03））
#定义uu ALU（x）（（uintpttr_ut）（x）+（（uintpttr_ut）（x）和0x03））
void(void)stackfill(void)(裸)(裸))属性(优化(O3))(部分(init1))；
空隙_堆垛填充（空隙）
{
uint32_t*开始=（uint32_t*）逻辑单元（&u结束）；
uint32_t*端=（uint32_t*）ALD（&堆栈）；
对于（uint32_t*pos=start；pos

此代码将自动挂接到代码的init部分，并在sram上编写模式babababababa。
这对您的程序没有不良影响，它只是用已知模式初始化sram。
如果您在调试期间查看它，您将看到在哪里分配变量，在哪里不分配变量。
它工作正常，也可以写入init3

现在就这样。 我希望这篇简短的综述能帮助一些程序员用AVR解决奇怪/令人沮丧的行为

代码部分是为ATMEGA 128编写的，但将在任何8位AVR上运行，只是一些寄存器名称可能需要稍作更改。

8）使用最新的gcc编译器 降低错误编译器优化的可能性（Arduino gcc 4.3.2问题）

9）使用JTAG调试器 为了提高随机错误的捕获概率

TLDR: 约翰当然给出了一个可能的原因清单。然而，另一个是缺少的，这是由断电引起的重置

长版本： 我遇到了一个类似的问题，我的Atmega328在进入设置、初始化MicroSD和打开wifi（esp8266）模块后一直在重置。每次wifi模块通电时，它都会重置。此外，只有当设备由电池供电而不是由FTDI232 USB电缆供电时，才会发生这种情况

我用的是3xAA电池，但当时电压降到了3.6v。因此，当MicroSD和wifi都打开时，我的DMM读数垂直于3.2v。我相信瞬时最小电压远低于这个值

我使用Arduino Pro Mini 8M 3.3v的默认引导加载程序，efuse设置为0x5。根据Atmega328表29-12，相应的BOD水平为2.7v。所以发生的情况是：当wifi和MicroSD打开时，电压下降到2.7v以下，棕色输出功能重置程序

那么解决方案呢？将BODLEVEL降低到1.8或像我一样禁用它。只需修改boards.txt文件并在Arduino Pro Mini下更改以下设置：

atmega328_384_8.bootloader.extended_fuses=0x05

到

然后重新启动Arduino IDE并重新刻录引导加载程序。然后这个问题就消失了

论坛上有一些关于禁用它或选择正确级别是否明智的讨论。但对于我的项目来说，让程序不断地自我重置并耗尽电池是没有意义的。但它可以做h

atmega328_384_8.bootloader.extended_fuses=0x05

atmega328_384_8.bootloader.extended_fuses=0x07