JPH113272A - スタックオーバフロー検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタックがオーバフローしたことを検出して
表示することができるスタックオーバフロー検出装置を
提供すること。 【解決手段】 ＲＡＭに設定されたスタック領域ＳＲと
変数領域ＶＲとの境界付近の斜線領域にＬＥＤ表示用フ
ラグ領域を設定する。このＬＥＤ表示用フラグ領域に対
してデータが書き込まれると、ＬＥＤを点灯させる。こ
れによりスタック領域ＳＲがオーバフローしたことを検
出して表示することが可能となる。ＬＥＤの点灯によ
り、（ａ）の場合はスタック領域ＳＲがデータで満たさ
れたことを示し、（ｂ）の場合はデータの書き込まれて
いないスタック領域ＳＲが残り少ないことを示し、
（ｃ）の場合は既にスタック領域をオーバフローし、変
数領域に書き込まれていたプログラム変数等が失われた
可能性のあることを示している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロコンピ
ュータ（以下、「マイコン」と略称する）のメモリに割
り当てられるスタック領域に書き込まれるデータ量がス
タック領域をオーバフローすることを検出するスタック
オーバフロー検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイコンにおいて、所定の処
理プログラムを実行する際には、メモリの記憶領域の一
部に確保されたスタック領域に対して、関数やサブルー
チンを呼び出したときの戻りアドレス等を格納するよう
に構成されている。

【０００３】図６は、メモリの記憶領域を示す説明図で
ある。図６において、プログラム領域ＰＲは、マイコン
によって実行されるプログラムが格納される記憶領域で
あり、変数領域ＶＲは、マイコンによって実行されてい
るプログラムの変数等を格納するために割り当てられて
いる記憶領域であり、スタック領域ＳＲは、関数やサブ
ルーチンを呼び出したときの戻りアドレス等を格納する
ために割り当てられている記憶領域である。そして、ス
タック領域ＳＲは、メモリのアドレスＸから最後尾のア
ドレスＦＦＦＦまで割り当てられている。

【０００４】このスタック領域ＳＲに対して、マイコン
が、実行しているプログラムに基づいて他の関数やサブ
ルーチンを呼び出す度に、その戻りアドレス等をスタッ
ク領域ＳＲの最後尾側から順次に書き込んでいく。ま
た、マイコンが、スタック領域ＳＲから戻りアドレス等
を読み出す際には、最後にスタック領域ＳＲに格納した
データから順に読み出していく。

【０００５】このようなスタック操作において、スタッ
ク領域ＳＲからデータが読み出される回数よりも、スタ
ック領域ＳＲへのデータが書き込まれる回数の方が多い
場合には、スタック領域ＳＲの使用率は次第に上昇す
る。そして、さらに書き込みが行われると、スタックの
オーバフローが起こり、アドレスＸよりも先頭側の変数
領域ＶＲやプログラム領域ＰＲに対してデータが書き込
まれることとなる。

【０００６】ところが、変数領域ＶＲやプログラム領域
ＰＲに対して関数やサブルーチンを呼び出したときの戻
りアドレス等を書き込むと、変数領域ＶＲやプログラム
領域ＰＲに格納している変数やプログラム等に対して上
書きすることとなり、変数領域ＶＲやプログラム領域Ｐ
Ｒのデータを損失する。

【０００７】そして、マイコンが変数領域ＶＲやプログ
ラム領域ＰＲの損失したデータを読み込んで処理を行う
と、そのデータは適切なデータではないため、プログラ
ムの暴走を招くことになる。

【０００８】このようなプログラムの暴走を防ぐために
は、予め十分な領域をスタック領域として設定しておけ
ば良いが、メモリの容量を増加することはコストアップ
を招くため好ましくない。従って、メモリの記憶領域の
効率的な使用が望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】マイコンのソフトウェ
ア開発の段階において、どの程度の領域がスタック領域
として適切であるのかを判断して、スタック領域を設定
する必要がある。

【００１０】しかし、従来においては、スタックがオー
バフローしたこと自体を知ることは困難であり、プログ
ラムが暴走するまでスタックがオーバフローしたことを
知ることが困難であった。

【００１１】従って、プログラムの暴走の原因がスタッ
クのオーバフローであることを確認するまでに、ある程
度の時間が必要となる。これにより、スタック領域の適
切化に対して時間が掛かることとなり、効率的なソフト
ウェア開発ができないという問題がある。

【００１２】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、スタックがオーバフローしたことを検出し
て表示することができるスタックオーバフロー検出装置
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、読み出し／書き込み可能
な記憶手段（１３）と、記憶手段（１３）に対してアク
セスして所定の処理を実行する演算処理手段（１１）
と、演算処理手段（１１）によって表示状態が制御され
る表示手段（２０）とを備える装置であって、記憶手段
（１３）の記憶領域内に設定されたスタック領域と変数
領域との境界付近に表示状態変更領域を設けるととも
に、演算処理手段（１１）が表示状態変更領域の監視を
行い、表示状態変更領域の記憶状態の変更に応答して演
算処理手段（１１）が表示手段（２０）の表示状態を変
更することを特徴としている。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の装置において、演算処理手段（１１）が行う表示状態
変更領域の監視は、所定の時間ごとに定期的に行われる
ことを特徴としている。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の装置において、表示状態変更領域はスタック
領域内に設けることを特徴としている。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の装置において、表示状態変更領域は変数領域に隣接す
る領域に設けることを特徴としている。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２に記載の装置において、表示状態変更領域は変数領域
内に設けることを特徴としている。

【００１８】

【作用】上記構成において、請求項１に記載の発明は、
表示状態変更領域についての記憶状態が変化してたこと
を視覚的に認識することができるように、表示状態変更
領域の記憶状態の変更に応答して演算処理手段（１１）
が表示手段（２０）の表示状態を変更する。

【００１９】請求項２に記載の発明は、リアルタイムに
表示手段（２０）による表示を行うことができるよう
に、演算処理手段（１１）が行う表示状態変更領域の監
視を定期的に行うように動作する。

【００２０】請求項３に記載の発明は、データの書き込
まれていないスタック領域が残り少ないことを知らせる
ように、表示手段（２０）による表示が行われる。

【００２１】請求項４に記載の発明によれば、スタック
領域がデータで満たされたことを知らせるように、表示
手段（２０）による表示が行われる。

【００２２】請求項５に記載の発明によれば、既にスタ
ック領域をオーバフローし、変数領域に書き込まれてい
たプログラム変数等が失われた可能性のあることを知ら
せるように、表示手段（２０）による表示が行われる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態で
あるスタックオーバフロー検出装置の構成を示す概略図
である。図１に示すように、マイコン１０の内部には、
プログラムを実行して演算処理を行う演算処理部１１
と、プログラム等を予め記憶させておく読み出し専用の
メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、演算
処理部１１がプログラムを実行する際に一時的にデータ
を格納するメモリであるＲＡＭ（Random Access Memor
y）１３と、マイコン１０の外部機構とデータの受渡を
行うＩ／Ｏポート１４とが設けられている。

【００２４】また、Ｉ／Ｏポート１４から得られる出力
のうち少なくとも１つの出力は、ＬＥＤ表示部２０に導
かれている。このＬＥＤ表示部２０は複数設けられても
良い。そしてＬＥＤ表示部２０は、マイコン１０からの
出力信号に基づいてＬＥＤ（Light Emitting Diode）２
１を発光させることが可能なように構成されている。

【００２５】そして、マイコン１０やＬＥＤ２１は、少
なくとも１枚の基板に実装されて制御基板となる。この
制御基板は、製品として完成したときは製品全体を統括
的に制御するように機能する。そして、ＬＥＤ２１は製
品の動作状況等を示すための表示機構として機能する。
例えば、製品が空気調和機であり、この制御基板が空気
調和機の各機構部を統括的に制御するものである場合、
ＬＥＤ２１は当該空気調和機の動作状況に応じた点灯を
する。そして、ＬＥＤ表示部２０が複数設けられている
場合には、その点灯パターンによって動作状況を詳細に
知ることができる。

【００２６】このような制御基板は、マイコン１０のソ
フトウェア開発の段階においても使用される。そしてこ
の実施の形態においては、ソフトウェア開発段階では、
ＬＥＤ２１を特別にスタック領域がオーバフローしたこ
とを開発者に知らせるための表示手段として機能させ
る。

【００２７】一方、マイコン１０において、ＲＡＭ１３
の記憶領域の一部をスタック領域として予め設定してお
く。そして、ＲＡＭ１３の記憶領域のスタック領域とそ
れ以外の記憶領域である変数領域との境界付近にＬＥＤ
表示用フラグ領域を予め設定する。そして演算処理部１
１が定期的にＬＥＤ表示用フラグ領域に対してデータが
書き込まれたか否かを検出し、データが書き込まれてい
た場合にはＬＥＤ表示部２０に対してＬＥＤ２１を発光
させるような信号を出力するように構成されている。

【００２８】図２は、この実施の形態におけるＲＡＭ１
３に設定されたスタック領域と変数領域との境界付近に
設定されたＬＥＤ表示用フラグ領域を示す図である。な
お、図２においては、ＲＡＭ１３のアドレスＸからアド
レスＦＦＦＦまでがスタック領域ＳＲとして設定されて
おり、スタック領域ＳＲよりも先頭側に変数領域ＶＲが
設定されており、さらに、変数領域ＶＲよりも先頭側に
プログラム領域ＰＲが設定されている。そして、図２
（ａ）〜（ｃ）に示す各斜線部分がＬＥＤ表示用フラグ
領域である。

【００２９】まず、図２（ａ）では、スタック領域ＳＲ
として設定されている先頭アドレスＸがＬＥＤ表示用フ
ラグ領域として設定されている。そして、このＬＥＤ表
示用フラグ領域に対してデータが書き込まれたときに
は、スタック領域ＳＲの全てにデータが書き込まれた状
態となる。従って、図２（ａ）に示すようにＬＥＤ表示
用フラグ領域を設定した場合、ＬＥＤ２１が点灯する
と、スタック領域がデータで満たされたことが判る。

【００３０】次に、図２（ｂ）では、スタック領域ＳＲ
として設定されている先頭アドレスＸよりも最後尾側に
ＬＥＤ表示用フラグ領域が設定されている。そして、こ
のＬＥＤ表示用フラグ領域に対してデータが書き込まれ
たときには、スタック領域ＳＲの多くの領域に対してデ
ータが書き込まれた状態となり、データの書き込まれて
いないスタック領域が残り少ない状態である。従って、
図２（ｂ）に示すようにＬＥＤ表示用フラグ領域を設定
した場合、ＬＥＤ２１が点灯すると、データの書き込ま
れていないスタック領域が残り少ないことが判る。

【００３１】さらに、図２（ｃ）では、スタック領域Ｓ
Ｒとして設定されている先頭アドレスＸよりも先頭側の
変数領域ＶＲにＬＥＤ表示用フラグ領域が設定されてい
る。そして、このＬＥＤ表示用フラグ領域に対してデー
タが書き込まれたときには、既にスタック領域ＳＲをオ
ーバフローした状態となる。従って、図２（ｃ）に示す
ようにＬＥＤ表示用フラグ領域を設定した場合、ＬＥＤ
２１が点灯すると、既にスタック領域ＳＲをオーバフロ
ーし、変数領域ＶＲに書き込まれていたプログラム変数
等が失われた可能性のあることが判る。

【００３２】ここで、この実施の形態のスタックオーバ
フロー検出装置は、本来製品に使用される制御基板を使
用しているため、製品の動作状況等を表示するためのＬ
ＥＤ表示部２０を、ソフトウェア開発段階においては、
特別にスタック領域がオーバフローしたことを開発者に
知らせるための表示手段として機能させることができる
ので、ソフトウェア開発段階のためだけの表示機構を設
ける必要がなく、効率的なソフトウェア開発ができるよ
うになる。さらに、ＬＥＤ２１を点灯させるためのプロ
グラムについても製品の動作状況等を表示するためのプ
ログラムを流用することができるので、ソフトウェア開
発段階のためだけの表示プログラムを作成する必要がな
いとともに、プログラムを記憶しておくＲＯＭ１２の記
憶容量も増加させる必要がなく効率的な開発を行うこと
が可能となる。

【００３３】このようなマイコンの処理についてフロー
チャートを参照しつつ説明する。

【００３４】図３は、この実施の形態におけるマイコン
４の演算処理部１１で行われる処理のフローチャートで
ある。まず、ステップＳ１において処理が開始されると
スタートアップ処理が行われる。このスタートアップ処
理は、マイコン１０の内部のハードウェア機構（例え
ば、Ｉ／Ｏポート１４等）の初期設定を行うための処理
である。次に、ステップＳ２においてデータや変数等の
初期化が行われる。初期化が終了するとステップＳ３に
おいて割込処理が許可される。その後演算処理部１１
は、ステップＳ４に示す無限ループに入る。そして、ス
テップＳ４に示す無限ループの処理の途中に種々の割込
処理が行われる。割込処理には、処理の種類に応じて優
先レベルが設定されており、割込処理の実行中に優先レ
ベルの高い割込処理をさらに割り込ませることもある。
このように割込処理が行われる際には、その割込処理が
終了したときの戻りアドレスをスタック領域に順次格納
していく。例えば、制御基板が空気調和機についての制
御を行うためのものである場合は、上記の割込処理の中
に熱交換処理や除霜処理等の処理が含まれる。

【００３５】そして、ＬＥＤ２１を点灯させるための処
理についても割込処理として実行される。図４は、この
実施の形態におけるＬＥＤの点灯を確定する処理のフロ
ーチャートである。この処理は、例えば１０ｍｓという
ような一定の時間間隔ごとに割込を発生させて実行され
る処理である。ステップＳ１１では、ＬＥＤ表示用とし
て設定されているフラグ領域に全てについて、データが
セットされているか否かについて検出を行う。このと
き、ＬＥＤ表示用として設定されているフラグ領域とし
て、図２に示したＬＥＤ表示用フラグ領域を追加設定し
ておくだけで、スタック領域がオーバフローする直前ま
たは直後にであることを認識することができる。そして
ステップＳ１２では、検出したデータに基づいてＬＥＤ
の点灯パターンを確定する。そしてステップＳ１３で
は、確定したＬＥＤ点灯パターンに応じて表示用変数を
所定の記憶領域（例えば、変数領域ＶＲ）にセットす
る。これでＬＥＤの点灯を確定するための割込処理は終
了する。そしてこの処理は、１０ｍｓというような一定
の時間間隔ごとに割込を発生させて実行される処理であ
るため、リアルタイムにＬＥＤを点灯させるべきか否か
を検出することができる。

【００３６】図５は、この実施の形態におけるＬＥＤを
点灯させる処理のフローチャートである。この処理につ
いても、例えば１ｍｓというような一定の時間間隔ごと
に割込を発生させて実行される処理である。ステップＳ
２１では、図４の処理でセットされた表示用変数を読み
出す。そして、ステップＳ２２においては、読み出した
表示用変数の示すＬＥＤ点灯パターンに応じてＩ／Ｏポ
ート１４よりＬＥＤ２１を点灯させるための出力を行
う。以上でＬＥＤを点灯させるための割込処理は終了す
る。

【００３７】このように図３，４，５に示したフローチ
ャートの処理は、実際の製品についても必要な処理であ
る。そして、先述のように図４に示すステップＳ１１に
おいてデータがセットされているか否かを検出する領域
として図２に示したＬＥＤ表示用フラグ領域を追加する
だけで、開発者はスタック領域がオーバフローする直前
または直後にであることを認識することができる。従っ
て、プログラムが暴走するまで待つことなくリアルタイ
ムで効率良くスタックがオーバフローしたことを認識す
ることができる。また、開発段階専用のプログログラム
を作成する必要がないため、ＲＯＭ１２の容量を増加さ
せる必要がないとともに、ソフトウェア開発の効率の向
上を図ることが可能となる。

【００３８】ところで、スタックがオーバフローしたこ
とを表示するための表示手段は、ＬＥＤによる表示に限
らず、視覚的に認識することができるものであれば良い
ことは言うまでもない。

【００３９】また、ＲＡＭ１３に設定されたスタック領
域ＳＲと変数領域ＶＲとプログラム領域ＰＲとの位置関
係は、図２に示した位置関係以外に、ＲＡＭ１３の先頭
アドレス側から変数領域ＶＲ、スタック領域ＳＲ、プロ
グラム領域ＰＲと順で設定される場合もあるが、このよ
うな場合であってもスタック領域ＳＲと変数領域ＶＲと
の境界付近にＬＥＤ表示用フラグ領域を設定しておけ
ば、スタックがオーバフローしたことを認識することが
できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、記憶手段（１３）の記憶領域内に設定さ
れたスタック領域と変数領域との境界付近に表示状態変
更領域を設けるとともに、演算処理手段（１１）が表示
状態変更領域の監視を行い、表示状態変更領域の記憶状
態の変更に応答して演算処理手段（１１）が表示手段
（２０）の表示状態を変更するため、プログラムが暴走
するまで待つことなくリアルタイムで効率良くスタック
がオーバフローしたことを認識することができる。ま
た、開発段階専用のプログログラムを作成する必要がな
いため、ＲＯＭの容量を増加させる必要がないととも
に、ソフトウェア開発の効率の向上を図ることが可能と
なる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、演算処理
手段（１１）が行う表示状態変更領域の監視は、所定の
時間ごとに定期的に行われるため、リアルタイムに表示
手段（２０）による表示を行うべきか否かを検出するこ
とができる。

【００４２】請求項３に記載の発明によれば、表示状態
変更領域はスタック領域内に設けるため、表示手段（２
０）による表示が行われると、データの書き込まれてい
ないスタック領域が残り少ないことが判る。

【００４３】請求項４に記載の発明によれば、表示状態
変更領域は変数領域に隣接する領域に設けるため、表示
手段（２０）による表示が行われると、スタック領域が
データで満たされたことが判る。

【００４４】請求項５に記載の発明によれば、表示状態
変更領域は変数領域内に設けるため、表示手段（２０）
による表示が行われると、既にスタック領域をオーバフ
ローし、変数領域に書き込まれていたプログラム変数等
が失われた可能性のあることが判る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態であるスタックオーバフ
ロー検出装置の構成を示す概略図である。

【図２】この発明の実施の形態においてＲＡＭに設定さ
れたスタック領域と変数領域との境界付近に設定された
ＬＥＤ表示用フラグ領域を示す図である。

【図３】この実施の形態におけるマイコンの演算処理部
における処理のフローチャートである。

【図４】この実施の形態におけるＬＥＤの点灯を確定す
る処理のフローチャートである。

【図５】この実施の形態におけるＬＥＤを点灯させる処
理のフローチャートである。

【図６】メモリの記憶領域を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ マイコン、１１ 演算処理部、１２ ＲＯＭ、１
３ ＲＡＭ、１４ Ｉ／Ｏポート、２０ ＬＥＤ表示
部、２１ ＬＥＤ、ＶＲ 変数領域、ＳＲ スタック領
域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読み出し／書き込み可能な記憶手段（１
   ３）と、 前記記憶手段（１３）に対してアクセスして所定の処理
   を実行する演算処理手段（１１）と、 前記演算処理手段（１１）によって表示状態が制御され
   る表示手段（２０）と、を備える装置であって、 前記記憶手段（１３）の記憶領域内に設定されたスタッ
   ク領域と変数領域との境界付近に表示状態変更領域を設
   けるとともに、 前記演算処理手段（１１）が前記表示状態変更領域の監
   視を行い、前記表示状態変更領域の記憶状態の変更に応
   答して前記演算処理手段（１１）が前記表示手段（２
   ０）の表示状態を変更することを特徴とするスタックオ
   ーバフロー検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記演算処理手段（１１）が行う前記表示状態変更領域
   の監視は、所定の時間ごとに定期的に行われることを特
   徴とするスタックオーバフロー検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の装置におい
   て、 前記表示状態変更領域は前記スタック領域内に設けるこ
   とを特徴とするスタックオーバフロー検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 前記表示状態変更領域は前記変数領域に隣接する領域に
   設けることを特徴とするスタックオーバフロー検出装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の装置におい
   て、 前記表示状態変更領域は前記変数領域内に設けることを
   特徴とするスタックオーバフロー検出装置。