HardFault异常

只看该作者 · 2025-2-25 12:51

HardFault异常
HardFault (硬件错误，也有译为硬错误)是在MCU上编写程序中所产生的错误，硬件错误处理几乎是最高优先级，它的优先级为-1，只有复位和不可屏蔽中断(NMI)可以对其进行抢占。当它发生时，表示处理器出现了问题，需要采取紧急修复措施。

造成HardFault错误的可能原因较多，如何在代码量较大的情况下，快速定位造成的HardFault的问题代码，就成为比较关键的问题。

本文将以MM32F0130系列MCU为例，Keil-MDK开发环境，总结HardFault的调试、定位方法。在其它Cortex-M0 (M3，M4)内核处理器，和其它开发环境下，也可作为参考。

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1可能的原因

《ARM Cortex-M0权威指南》中提到，关于 Cortex M0内核主要有以下几点引起HardFault的原因：
非法存储器访问

非对齐数据访问

从总线返回错误

异常处理中的栈被破坏

程序在某些 C 函数中崩溃

意外地试图切换至 ARM 状态

在错误的优先级上执行系统服务调用指令(SVC)

从软件角度，产生HardFault的可能原因有：
数组越界

野指针

未初始化硬件却开始操作，或无中断服务函数等

任务堆栈溢出

中断服务函数设置错误

时钟异常

注意：只有复位和NMI可以抢占优先级固定的 HardFault 处理程序。HardFault可以抢占除复位、NMI 或其它硬故障之外的任何异常。

只看该作者 · 2025-2-25 12:52

2可能出现的异常

如果在执行NMI或HardFault处理程序时，或者在一个使用MSP的异常返回时出栈的却是PSR的时候系统产生一个总线错误，处理器进入一个锁定状态。当处理器处于锁定状态时，它不执行任何指令。处理器保持处于锁定状态，直到下面任何一种情况出现：
出现复位

调试器将锁定状态终止，出现中止仿真的现象

出现一个NMI，以及当前的锁定处于HardFault处理程序中

注意：如果锁定状态出现在NMI处理程序中，后面的NMI就无法使处理器离开锁定状态。

在应用程序中，处理器处于锁定状态，会一直在void HardFault_Handler(void)函数中执行。
void HardFault_Handler(void)
{
  /* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */
  while (1)
  {
  }
}

下面将在MM32F0130上运行的数组越界代码为例，具体阐述定位步骤：
void StackTest(void)
{
int data[3],i;
for(i=0; i<10000; i++)
{
data[i]=1;
}
}

只看该作者 · 2025-2-25 12:52

处理建议

根据上述的定位手段可以查找是哪一种情况造成的异常，在编程过程中需要避免出现上述异常情况，但是在恶劣复杂的环境下，可能会小概率触发HardFault中断，可以在函数中添加复位或者跳转指令，具体的实现方式需根据应用和使用环境来评估。