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[应用相关] stm32 HardFault_Handler调试及问题查找方法

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 楼主 | 2018-10-11 15:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 streetkid 于 2018-10-11 15:49 编辑



       好贴分享也记录一下,方便自己查找!
       原文摘自:http://www.51hei.com/bbs/dpj-39846-1.html


       STM32出现HardFault_Handler故障的原因主要有两个方面:
       1、内存溢出或者访问越界。这个需要自己写程序的时候规范代码,遇到了需要慢慢排查。
       2、堆栈溢出。增加堆栈的大小。


       出现问题时排查的方法:
       发生异常之后可首先查看LR寄存器中的值,确定当前使用堆栈为MSP或PSP,然后找到相应堆栈的指针,并在内存中查看相应堆栈里的内容。由于异常发生时,内核将R0~R3、R12、Returnaddress、PSR、LR寄存器依次入栈,其中Returnaddress即为发生异常前PC将要执行的下一条指令地址。
注意:寄存器均是32位,且STM32是小端模式。(参考Cortex-M3权威)

      编写问题代码如下:
void StackFlow(void)
{
int a[3],i;            
for(i=0;i<10000; i++)            
{               
a=1;            
}       
}
      
void SystemInit(void)      
{            
RCC->CR |=(uint32_t)0x00000001;            
RCC->CFGR =0x00000000;            
RCC->CR&= (uint32_t)0xFEF6FFFF;            
RCC->PLLCFGR= 0x24003010;            
StackFlow();            
RCC->CR&= (uint32_t)0xFFFBFFFF;      
}

       DEBUG如下图
       SP值为0x20008560,查看堆栈里面的值依次为R0~R3、R12、Returnaddress、PSR、LR, 例如R0(102700 00), 显然堆栈后第21个字节到24字节即为Returnaddress,该地址0x08001FFD即为异常前PC将要执行的下一条指令地址(即StackFlow()后面的语句处RCC->CR&= (uint32_t)0xFFFBFFFF)

另一种方法:
       默认的HardFault_Handler处理方法不是B .这样的死循环么?楼主将它改成BXLR直接返回的形式。然后在这条语句打个断点,一旦在断点中停下来,说明出错了,然后再返回,就可以返回到出错的位置的下一条语句那儿
Cortex-M3/4的Fault异常是由于非法的存储器访问(比如访问0地址、写只读存储位置等)和非法的程序行为(比如除以0等)等造成的。常见的4种异常及产生异常的情况如下:       BusFault在fetch指令、数据读写、fetch中断向量或中断时存储恢复寄存器栈情况下,检测到内存访问错误则产生BusFault。
       Memory ManagementFault:访问了内存管理单元(MPU)定义的不合法的内存区域,比如向只读区域写入数据。
       UsageFault:检测到未定义指令或在存取内存时有未对齐。还可以通过软件配置是否检测到除0和其它未对齐内存访问也产生该异常,默认关闭,需要在工程初始化时配置:
SCB->CCR |= 0x18; // enable div-by-0 andunaligned fault  
       HardFault:在调试程序过程中,这种异常最常见。上面三种异常发生任何一种异常都会引起HardFault,在上面的三种异常未使能的情况下,默认发生异常时进入HardFault中断服务程序。使能前三种异常也要在初始化时配置:
                 SCB->SHCSR |=0x00007000;   // enable Usage Fault, Bus Fault, and MMU Fault
在默认复位初始化时,HardFault使能,其它三者不使能,因此当程序中出现不合法内存访问(一般是指针错误引起)或非法的程序行为(一般就是数学里面常见的除0)时都将产生HardFault中断。
       HardFault调试方法假设IDE环境为Keil,芯片为STM32F103
stm32f10x_it.c中,添加软件断点,一旦调试时出现Hard Fault则会在停在__breakpoint(0)
      
voidHardFault_Handler(void)        
{             
if (CoreDebug->DHCSR & 1)             
{//check C_DEBUGEN == 1 -> DebuggerConnected                          
__breakpoint(0);  // halt programexecution here                     
}              
while (1)              
{              
}        
}

      当进入HardFault断点后菜单栏Peripherals >CorePeripherals >FaultReports打开异常发生的报告,查看发生异常的原因。


上面的报告发生了BUS FAULT,并将Fault的中断服务转向Hard Fault
相对于检测发生了什么异常,定位异常发生位置显得更重要。
1)打开CallStack窗口(如下图左侧,断点停在Hard Fault服务程序中)


       这时将跳转到发生异常的源代码位置(如上图),异常发生在p->hour=0这一行。这里错误很明显:指针p尚未为成员变量分配内存空间,直接访问未分配的内粗空间肯定出错。


再说明2点:
[1] 在复杂的情况下,即使定位了异常发生位置也很难容易的改正错误,要学会使用Watch窗口对发生错误的指针变量进行跟踪;
[2]在问题不明晰的情况下,尝试分析反汇编代码,就自己遇到的,部分情况下的异常发生在BL等跳转指令处,BL跳转到了不合法的内存地址产生异常


Refrences
[1] ApplicationNote209. Using Cortex-M3 and Cortex-M4 FaultExceptions.
[2] Cortex-M3权威指南



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| 2018-10-11 20:14 | 显示全部楼层
这 ARM 提供的 hardFault 异常, 给调试和初学者带来了很大的困惑和麻烦.
为啥这样设计, 不知道可有更好的解决导致异常的方法
| 2018-10-11 22:36 | 显示全部楼层
呵呵,遇到这个就蒙蔽了。
 楼主 | 2018-10-12 09:32 | 显示全部楼层
我也最怕调这个,不过遇到的基本都是溢出问题,还有printf打印float也出现过!痛苦的经历啊
| 2018-10-12 10:25 | 显示全部楼层
这是好帖子 省的去百度了
| 2018-10-12 11:09 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享啊
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