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Cortex-M3/4的Hard Fault調試方法

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ID:94349 發表于 2015-11-9 14:59 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
1 Cortex-M3/4的Fault簡介

        Cortex-M3/4的Fault異常是由于非法的存儲器訪問(比如訪問0地址、寫只讀存儲位置等)和非法的程序行為(比如除以0等)等造成的。常見的4種異常及產生異常的情況如下:

Bus Fault:在fetch指令、數據讀寫、fetch中斷向量或中斷時存儲恢復寄存器棧情況下,檢測到內存訪問錯誤則產生Bus Fault。

Memory Management Fault:訪問了內存管理單元(MPU)定義的不合法的內存區域,比如向只讀區域寫入數據。

Usage Fault:檢測到未定義指令或在存取內存時有未對齊。還可以通過軟件配置是否檢測到除0和其它未對齊內存訪問也產生該異常,默認關閉,需要在工程初始化時配置:

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. SCB->CCR |= 0x18; // enable div-by-0 and unaligned fault  

 

Hard Fault:在調試程序過程中,這種異常最常見。上面三種異常發生任何一種異常都會引起Hard Fault,在上面的三種異常未使能的情況下,默認發生異常時進入Hard Fault中斷服務程序。使能前三種異常也要在初始化時配置:

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. SCB->SHCSR |= 0x00007000;   // enable Usage Fault, Bus Fault, and MMU Fault  

 

在默認復位初始化時,Hard Fault使能,其它三者不使能,因此當程序中出現不合法內存訪問(一般是指針錯誤引起)或非法的程序行為(一般就是數學里面常見的除0)時都將產生Hard Fault中斷


2 Hard Fault調試方法

假設IDE環境為Keil,芯片為STM32F103。

在stm32f10x_it.c中,添加軟件斷點,一旦調試時出現Hard Fault則會在停在__breakpoint(0)處。

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1.   
  2. void HardFault_Handler(void 
  3.  
  4.     
  5.   if (CoreDebug->DHCSR 1)  //check C_DEBUGEN == -> Debugger Connected  
  6.       __breakpoint(0);  // halt program execution here         
  7.    
  8.   while (1)  
  9.    
  10.    
  11.  


 

當進入Hard Fault斷點后,菜單欄Peripherals >Core Peripherals >Fault Reports打開異常發生的報告,查看發生異常的原因。

  


上面的報告發生了BUS FAULT,并將Fault的中斷服務轉向Hard Fault。



相對于檢測發生了什么異常,定位異常發生位置顯得更重要。
(1)打開Call Stack窗口(如下圖左側,斷點停在Hard Fault服務程序中)


(2)在Call Stack的HardFault_Handler上右鍵Show Caller Code(有的Keil版本也可以直接雙擊)


這時將跳轉到發生異常的源代碼位置(如上圖),異常發生在p->hour=0這一行。這里錯誤很明顯:指針p尚未為成員變量分配內存空間,直接訪問未分配的內粗空間肯定出錯。


再說明2點:
[1] 在復雜的情況下,即使定位了異常發生位置也很難容易的改正錯誤,要學會使用Watch窗口對發生錯誤的指針變量進行跟蹤;
[2] 在問題不明晰的情況下,嘗試分析反匯編代碼,就自己遇到的,部分情況下的異常發生在BL等跳轉指令處,BL跳轉到了不合法的內存地址產生異常


Refrences:

[1] Application Note 209. Using Cortex-M3 and Cortex-M4 Fault Exceptions. 

[2] Cortex-M3權威指南

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