在信號發(fā)生器控制腳本中，錯誤處理是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可維護性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以下是針對信號發(fā)生器腳本的錯誤處理機制設(shè)計，涵蓋異常捕獲、日志記錄、重試機制、設(shè)備狀態(tài)檢查等核心方法，并提供Python和C++的代碼示例。

一、錯誤處理的核心場景

1. 設(shè)備通信失敗（如網(wǎng)絡(luò)斷開、USB連接異常）
2. 參數(shù)越界（如頻率/幅度超出設(shè)備支持范圍）
3. 命令執(zhí)行超時（如設(shè)備無響應(yīng)）
4. 資源沖突（如多個線程同時訪問設(shè)備）
5. 意外狀態(tài)（如設(shè)備鎖相失敗、過熱保護）

二、Python中的錯誤處理實現(xiàn)

1. 基礎(chǔ)異常捕獲

python
import time
from your_signal_generator_lib import SignalGenerator, DeviceError

def safe_configure_channel(sg, channel, freq, amp):
try:
sg.set_frequency(channel, freq)
sg.set_amplitude(channel, amp)
except DeviceError as e:
print(f"Channel {channel}配置失敗: {str(e)}")
# 可選：記錄日志或觸發(fā)報警
except ValueError as e:
print(f"參數(shù)錯誤 (Channel {channel}): {str(e)}")
except Exception as e:
print(f"未知錯誤 (Channel {channel}): {str(e)}")
raise  # 重新拋出異常或處理

# 使用示例
sg = SignalGenerator("192.168.1.100")
try:
safe_configure_channel(sg, 1, 10e6, -5)  # 正常配置
safe_configure_channel(sg, 2, 1e9, 0)   # 可能觸發(fā)參數(shù)越界
except Exception as e:
print(f"腳本終止: {str(e)}")

2. 超時與重試機制

python
import time
from threading import Lock

def configure_with_retry(sg, channel, freq, amp, max_retries=3, timeout=5):
lock = Lock()  # 避免多線程競爭
for attempt in range(max_retries):
try:
with lock:
sg.set_frequency(channel, freq, timeout=timeout)
sg.set_amplitude(channel, amp, timeout=timeout)
return True  # 成功則退出
except DeviceError as e:
print(f"Attempt {attempt + 1} failed: {str(e)}")
time.sleep(1)  # 等待后重試
except TimeoutError:
print("設(shè)備響應(yīng)超時，重置連接...")
sg.reconnect()  # 假設(shè)有重連方法
return False  # 所有重試失敗

# 使用示例
if not configure_with_retry(sg, 1, 5e6, -10):
print("配置失敗，執(zhí)行備用方案...")

3. 日志記錄與告警

python
import logging

# 配置日志
logging.basicConfig(
filename="signal_generator.log",
level=logging.ERROR,
format="%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s"
)

def log_and_raise(error_msg):
logging.error(error_msg)
raise RuntimeError(error_msg)

try:
sg.set_frequency(1, 1e10)  # 故意觸發(fā)錯誤
except ValueError as e:
log_and_raise(f"嚴重參數(shù)錯誤: {str(e)}")

三、C++中的錯誤處理實現(xiàn)

1. 異常與錯誤碼結(jié)合

cpp
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <mutex>
#include "signal_generator.h"

std::mutex sg_mutex;

void safeConfigureChannel(SignalGenerator& sg, int channel, double freq, double amp) {
try {
std::lock_guard<std::mutex> lock(sg_mutex);
if (freq > sg.getMaxFrequency()) {
throw std::out_of_range("Frequency exceeds device limit");
}
sg.setFrequency(channel, freq);
sg.setAmplitude(channel, amp);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error (Channel " << channel << "): " << e.what() << std::endl;
// 可選：記錄到文件或觸發(fā)回調(diào)
}
}

// 使用示例
int main() {
SignalGenerator sg("192.168.1.100");
try {
safeConfigureChannel(sg, 1, 1e6, -10);
safeConfigureChannel(sg, 2, 1e10, 0);  // 觸發(fā)異常
} catch (...) {
std::cerr << "Unhandled exception in main" << std::endl;
}
return 0;
}

2. 重試與狀態(tài)檢查

cpp
#include <chrono>
#include <thread>

bool configureWithRetry(SignalGenerator& sg, int channel, double freq, double amp, int maxRetries = 3) {
for (int i = 0; i < maxRetries; ++i) {
try {
std::lock_guard<std::mutex> lock(sg_mutex);
if (!sg.isConnected()) {
sg.reconnect();  // 嘗試重連
}
sg.setFrequency(channel, freq);
sg.setAmplitude(channel, amp);
return true;
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Attempt " << i + 1 << " failed: " << e.what() << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
}
}
return false;
}

四、高級錯誤處理策略

1. 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與自動恢復

python
def monitor_and_recover(sg, check_interval=60):
while True:
try:
status = sg.get_status()
if "ERROR" in status:
print("檢測到設(shè)備錯誤，嘗試恢復...")
sg.reset()
time.sleep(10)  # 等待設(shè)備重啟
except Exception as e:
print(f"監(jiān)控線程異常: {str(e)}")
time.sleep(check_interval)

# 在后臺啟動監(jiān)控線程
import threading
threading.Thread(target=monitor_and_recover, args=(sg,), daemon=True).start()

2. 上下文管理器（Python）

python
from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def signal_generator_session(sg):
try:
yield sg
except DeviceError as e:
print(f"操作失敗: {str(e)}")
sg.disconnect()
raise
finally:
sg.disconnect()  # 確保資源釋放

# 使用示例
with signal_generator_session(SignalGenerator("192.168.1.100")) as sg:
sg.set_frequency(1, 1e6)

五、關(guān)鍵注意事項

1. 線程安全：
   • 多線程環(huán)境下，所有設(shè)備操作必須通過鎖或隊列同步。
2. 異常類型：
   • 區(qū)分可恢復錯誤（如臨時通信中斷）和不可恢復錯誤（如參數(shù)越界）。
3. 日志重要性：
   • 記錄完整的錯誤上下文（時間、參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)）以便排查。
4. 資源清理：
   • 使用try/finally或上下文管理器確保設(shè)備連接釋放。

六、總結(jié)

• Python：利用try/except、日志模塊和上下文管理器實現(xiàn)健壯性。
• C++：結(jié)合異常、錯誤碼和RAII模式管理資源。
• 通用策略：
  1. 捕獲所有預期異常（如設(shè)備超時、參數(shù)錯誤）。
  2. 對關(guān)鍵操作實現(xiàn)重試機制。
  3. 通過日志和監(jiān)控持續(xù)跟蹤設(shè)備狀態(tài)。
  4. 設(shè)計故障恢復流程（如自動重連、回退默認值）。

通過完善的錯誤處理，信號發(fā)生器腳本可以從偶發(fā)故障中自動恢復，顯著提升自動化測試或生產(chǎn)環(huán)境的可靠性。