STM32F4之FPU与float类型导致的HardFault调试记录

2020-4-27 22:39

开发环境

MCU：STM32F407ZET6
IDE：MDK V5.14.0.0
软件包：uCOS-II V2.19
软件包：LUA

2020-4-27 22:39

异常现象

正在进行的工作是一份代码的移植，原本在STM32F1处理器上稳定运行的代码移植到STM32F407上，不需要什么改动，功能本身也并不复杂，但是在移植GNSS部分的时候遇到了问题，程序进入HardFault

2020-4-27 22:42

解决过程
首先交代一下两份程序。

需要移植的STM32F1程序是一份已经在产品上使用的程序，代码运行稳定没有问题。
被移植的STM32F4的工程我使用了之前调试的另一个项目的工程，没有使用一个新的工程模板，也没有对这个工程内不使用的代码进行清理。因为这个工程内有我准备使用的uCOS和LUA的代码（当时也调了很久，这是另一个坑）
遇到HardFault首先怀疑是数组下标越接导致，经过定位后发现居然是一条if判断语句

当执行这条简单的数值判断时，触发了HardFault，很明显不是数组下标越接或者是指针非法访问导致。在排除堆栈溢出、中断异常、编译器抽风等问题后，发现出现问题的变量数据类型为float

并且对float类型的读写访问都会出错，通过反汇编窗口发现是VLDR这条语句引起

这时我想起之前在使用这个工程时，为了同时使用uCOS-II和LUA，关闭了FPU，勾选了use microLIB选项（当时uCOS-II使用FPU有些问题，相关的教程也没有现在这么多），找到FPU的设置，果然被关闭了

将__FPU_PRESENT设置为1，重新编译下载，恢复正常。现在uCOS-II应该是无法正常运行了，后续再进行调试或者更换系统。

2020-4-27 22:43

问题重现

为了重现这个问题，我在探索者的F4资料中拿出了一个新的LED流水灯的工程。在main函数加入简单的测试代码

复制

int i;

        float f;

        double d;

        i=0;

        f=0;

        d=0;

        i=d;

        d=i;

        i=f;

        f=i;

打开FPU功能，不勾选Use MicroLIB，一切正常

关闭FPU功能，main函数无法进入，直接触发HardFault_Handler

关闭FPU功能，勾选Use MicroLIB，可以进入main函数了，对float和double类型的读写访问都会触发HardFault_Handler

打开FPU功能，勾选Use Micro LIB，一切正常

2020-4-27 22:44

结论
在使用STM32F4时，必须使用FPU，即定义stm32f4xx.h文件种166行#define __FPU_PRESENT 1，否则在进入main函数时候会触发HardFault
如果因为某些原因不能使用FPU，定义#define __FPU_PRESENT 0，那么必须在使用微库，在设置中勾选Use MicroLIB，这时对float类型和double类型读写操作会导致HardFault，暂时没有找到解决办法。如果一定要使用浮点运算，可以考虑使用Q格式

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