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上传个文档:《HardFault的诊断》 自问自答

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楼主
aozima|  楼主 | 2012-11-30 00:23 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
Fault, HardFault, 光盘, ST, 工程师
本帖最后由 aozima 于 2012-11-30 00:26 编辑

上次ST研究中，有位ST的漂亮女工程师讲了关于hardfault的排查，讲得非常好。
以为光盘中会有PPT，今天搜索光盘结果发现没有。
不知道这个文档是否可以提供？

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沙发
aozima|  楼主 | 2012-11-30 00:25 | 只看该作者
刚网上搜了一番，在http://st.**.com/down/index.php?id=120找到了。
上传之。
HardFault的诊断.pdf (226.79 KB)

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板凳
acgean| | 2012-11-30 08:57 | 只看该作者
嗯, 好东西, 要进一步写好 Cortrx M3 的程序, 这一块东西必须得学习掌握. 感谢楼主

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地板
aozima|  楼主 | 2012-12-2 21:58 | 只看该作者
本帖最后由 aozima 于 2012-12-2 22:07 编辑

项目中加了一些代码，Fault 后可以打印出更多的信息。
复制
#define SCB_CFSR        (*(volatile const unsigned *)0xE000ED28) /* Configurable Fault Status Register */

#define SCB_HFSR        (*(volatile const unsigned *)0xE000ED2C) /* HardFault Status Register */

#define SCB_MMAR        (*(volatile const unsigned *)0xE000ED34) /* MemManage Fault Address register */

#define SCB_BFAR        (*(volatile const unsigned *)0xE000ED38) /* Bus Fault Address Register */



#define SCB_CFSR_MFSR   (*(volatile const unsigned char*)0xE000ED28)  /* Memory-management Fault Status Register */

#define SCB_CFSR_BFSR   (*(volatile const unsigned char*)0xE000ED29)  /* Bus Fault Status Register */

#define SCB_CFSR_UFSR   (*(volatile const unsigned short*)0xE000ED2A) /* Usage Fault Status Register */



static void usage_fault_track(void)

{

    rt_kprintf("usage fault:\n");

    rt_kprintf("SCB_CFSR_UFSR:0x%02X ", SCB_CFSR_UFSR);



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<0))

    {

        /* [0]:UNDEFINSTR */

        rt_kprintf("UNDEFINSTR ");

    }



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<1))

    {

        /* [1]:INVSTATE */

        rt_kprintf("INVSTATE ");

    }



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<2))

    {

        /* [2]:INVPC */

        rt_kprintf("INVPC ");

    }



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<3))

    {

        /* [3]:NOCP */

        rt_kprintf("NOCP ");

    }



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<8))

    {

        /* [8]:UNALIGNED */

        rt_kprintf("UNALIGNED ");

    }



    if(SCB_CFSR_UFSR & (1<<9))

    {

        /* [9]:DIVBYZERO */

        rt_kprintf("DIVBYZERO ");

    }



    rt_kprintf("\n");

}



static void bus_fault_track(void)

{

    rt_kprintf("bus fault:\n");

    rt_kprintf("SCB_CFSR_BFSR:0x%02X ", SCB_CFSR_BFSR);



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<0))

    {

        /* [0]:IBUSERR */

        rt_kprintf("IBUSERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<1))

    {

        /* [1]:PRECISERR */

        rt_kprintf("PRECISERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<2))

    {

        /* [2]:IMPRECISERR */

        rt_kprintf("IMPRECISERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<3))

    {

        /* [3]:UNSTKERR */

        rt_kprintf("UNSTKERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<4))

    {

        /* [4]:STKERR */

        rt_kprintf("STKERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_BFSR & (1<<7))

    {

        rt_kprintf("SCB->BFAR:%08X\n", SCB_BFAR);

    }

    else

    {

        rt_kprintf("\n");

    }

}



static void mem_manage_fault_track(void)

{

    rt_kprintf("mem manage fault:\n");

    rt_kprintf("SCB_CFSR_MFSR:0x%02X ", SCB_CFSR_MFSR);



    if(SCB_CFSR_MFSR & (1<<0))

    {

        /* [0]:IACCVIOL */

        rt_kprintf("IACCVIOL ");

    }



    if(SCB_CFSR_MFSR & (1<<1))

    {

        /* [1]:DACCVIOL */

        rt_kprintf("DACCVIOL ");

    }



    if(SCB_CFSR_MFSR & (1<<3))

    {

        /* [3]:MUNSTKERR */

        rt_kprintf("MUNSTKERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_MFSR & (1<<4))

    {

        /* [4]:MSTKERR */

        rt_kprintf("MSTKERR ");

    }



    if(SCB_CFSR_MFSR & (1<<7))

    {

        /* [7]:MMARVALID */

        rt_kprintf("SCB->MMAR:%08X\n", SCB_MMAR);

    }

    else

    {

        rt_kprintf("\n");

    }

}



static void hard_fault_track(void)

{

    if(SCB_HFSR & (1UL<<1))

    {

        /* [1]:VECTBL, Indicates hard fault is caused by failed vector fetch. */

        rt_kprintf("failed vector fetch\n");

    }



    if(SCB_HFSR & (1UL<<30))

    {

        /* [30]:FORCED, Indicates hard fault is taken because of bus fault,

                        memory management fault, or usage fault. */

        if(SCB_CFSR_BFSR)

        {

            bus_fault_track();

        }



        if(SCB_CFSR_MFSR)

        {

            mem_manage_fault_track();

        }



        if(SCB_CFSR_UFSR)

        {

            usage_fault_track();

        }

    }



    if(SCB_HFSR & (1UL<<31))

    {

        /* [31]:DEBUGEVT, Indicates hard fault is triggered by debug event. */

        rt_kprintf("debug event\n");

    }

}



/**

 * fault exception handling

 */

void rt_hw_hard_fault_exception(struct stack_context* contex)

{

   rt_kprintf("psr: 0x%08x\n", contex->psr);

   rt_kprintf(" pc: 0x%08x\n", contex->pc);

   rt_kprintf(" lr: 0x%08x\n", contex->lr);

   rt_kprintf("r12: 0x%08x\n", contex->r12);

   rt_kprintf("r03: 0x%08x\n", contex->r3);

   rt_kprintf("r02: 0x%08x\n", contex->r2);

   rt_kprintf("r01: 0x%08x\n", contex->r1);

   rt_kprintf("r00: 0x%08x\n", contex->r0);



   hard_fault_track();



    rt_kprintf("hard fault on thread: %s\n", rt_current_thread->name);

#ifdef RT_USING_FINSH

   list_thread();

#endif

   while (1);

}
再写了两个测试代码，以手动触发fault。
复制
#include <finsh.h>

static void div0_test(void)

{

    int x,y,z;

    x = 10;

    y = 0;

    z = x / y;

    rt_kprintf("z:%d\n", z);

}

FINSH_FUNCTION_EXPORT(div0_test, div0_test)



static void unalign_test(void)

{

    int * p;

    p = (int *)0x00;

    rt_kprintf("00:0x%08X\n", *p);

    p = (int *)0x04;

    rt_kprintf("04:0x%08X\n", *p);

    p = (int *)0x03;

    rt_kprintf("03:0x%08X\n", *p);

}

FINSH_FUNCTION_EXPORT(unalign_test, unalign_test)
测试时可以使用finsh强大的功能来配置CPU的状态：

1. 访问末授权区域
复制
finsh>>int * p //声明一个指针变量

        0, 0x00000000

finsh>>p = 0xDFFFFFF0 // 指向片上外设区结束处，一般不可能用完，所以此处一般不可访问。

        -536870928, 0xdffffff0

finsh>>*p // 读取指针处数据

psr: 0x01000000

 pc: 0x00000e3e

 lr: 0x0000451d

r12: 0x00000000

r03: 0x00000000

r02: 0x1fff0180

r01: 0x1fff0814

r00: 0xdffffff0

bus fault:

SCB_CFSR_BFSR:0x82 PRECISERR SCB->BFAR:DFFFFFF0

hard fault on thread: tshell

 thread  pri  status      sp     stack size max used   left tick  error

-------- ---- ------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---

tidle    0x1f ready   0x00000040 0x00000100 0x00000060 0x00000015 000

tshell   0x14 ready   0x00000088 0x00000400 0x00000218 0x00000009 000
2. 非对齐访问测试
复制
finsh>>int * p //声明一个指针变量

        0, 0x00000000

finsh>>p = 0xE000ED14 // 指向SCB->CCR

        -536810220, 0xe000ed14

finsh>>*p = 0x00000208 // 打开非对齐异常

        520, 0x00000208

finsh>>unalign_test() // 非对齐访问测试

psr: 0x21000000

 pc: 0x00000430

 lr: 0x00003cbd

r12: 0x0000006e

r03: 0x00000002

r02: 0x00000004

r01: 0x1fff1b6a

r00: 0x1fff1a2c

usage fault:

SCB_CFSR_UFSR:0x100 UNALIGNED

hard fault on thread: tshell

 thread  pri  status      sp     stack size max used   left tick  error

-------- ---- ------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---

tidle    0x1f ready   0x00000058 0x00000100 0x00000060 0x00000001 000

tshell   0x14 ready   0x00000088 0x00000400 0x00000218 0x00000008 000
3. 除零异常测试
复制
finsh>>int * p //声明一个指针变量

        0, 0x00000000

finsh>>p = 0xE000ED14 // 指向SCB->CCR

        -536810220, 0xe000ed14

finsh>>*p = 0x00000210 // 打开除零异常

        528, 0x00000210

finsh>>div0_test() // 除零异常测试

psr: 0x41000000

 pc: 0x00001efe

 lr: 0x0000096d

r12: 0x00000000

r03: 0x1fff012c

r02: 0x1fff0917

r01: 0x00001ef9

r00: 0x00000000

usage fault:

SCB_CFSR_UFSR:0x200 DIVBYZERO

hard fault on thread: tshell

 thread  pri  status      sp     stack size max used   left tick  error

-------- ---- ------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---

tidle    0x1f ready   0x00000040 0x00000100 0x00000060 0x0000000b 000

tshell   0x14 ready   0x00000088 0x00000400 0x00000218 0x00000009 000

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5楼
LDTEST| | 2012-12-3 21:18 | 只看该作者
  感谢

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6楼
Xflyan| | 2012-12-3 23:37 | 只看该作者
谢谢分享！其实发现HARTFAULT大部分原因并不是难题 而是自己没有注意到的细节问题

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7楼
Lyc1992| | 2012-12-4 09:06 | 只看该作者

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8楼
拿起书本| | 2012-12-4 14:13 | 只看该作者
不错，资料挺详细又全面，学习中，感谢楼主的分享，顶了

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9楼
aozima|  楼主 | 2013-7-1 12:06 | 只看该作者
本帖最后由 aozima 于 2013-7-1 12:09 编辑

更新一下出现hard fault后如何反查。

问题追踪

上面测试出了问题，是我们人为设置的故障，但在平时调试中出了问题如何追综呢？
以非对齐访问为例，开发环境使用MDK。

1. 进入JTAG仿真状态，并触发非对齐异常。
此时串口会打印出异常时的寄存器值，此时停止仿真器发现程序停在rt_hw_hard_fault_exception中。
复制
finsh>>unalign_test()

addr:0x00 value:0x20001B80

addr:0x04 value:0x0800DE81

psr: 0x21000000

r00: 0x00000000

r01: 0x40013800

r02: 0x20000690

r03: 0x00000000

r04: 0x00000003

r05: 0xe000ed14

r06: 0xdeadbeef

r07: 0x20002678

r08: 0xdeadbeef

r09: 0xdeadbeef

r10: 0xdeadbeef

r11: 0xdeadbeef

r12: 0x08000a95

 lr: 0x08002eb5

 pc: 0x08000386

usage fault:

SCB_CFSR_UFSR:0x100 UNALIGNED

hard fault on thread: tshell

 thread  pri  status      sp     stack size max used   left tick  error

-------- ---- ------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---

tidle    0x1f ready   0x00000040 0x00000100 0x0000005c 0x00000009 000

tshell   0x14 ready   0x00000088 0x00000800 0x000001b0 0x0000000a 000

led      0x14 suspend 0x00000078 0x00000200 0x00000078 0x00000005 000
2. 根据上面打印出来的寄存器，提取出关键值是 pc: 0x08000386
我们在MDK的command窗口中输入 pc = 0x08000386


可以把PC指针临时设回问题发生时的场景，我们看到出现问题的指令是
复制
   239:     p = (int *)0x03; 

0x08000384 2403      MOVS     r4,#0x03

   240:     value = *p; 

0x08000386 6820      LDR      r0,[r4,#0x00]

0x08000388 9000      STR      r0,[sp,#0x00]


分析 #386 这条指令从 R4+0 的问题读取4字节到R0中，
先前打印出的R4的值为 r04: 0x00000003
因此可以确定为这是因为地址不对齐造成的。

当然，具体情况要具体分析，有时候某个步骤出现问题并不会马上崩溃，
而是过一段时间以后才出问题，因此要结合上下文综合分析。
比如上面这个案例真正有问题的指令是 0x08000384。

根据以上的案例，并结合实际调试经验，相信大家可以更快地找出问题。


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10楼
aozima|  楼主 | 2013-7-1 12:08 | 只看该作者
再更新一下测试代码，以手动触发fault。
复制
void div0_test(void)

{

    volatile int * SCB_CCR = (volatile int *)0xE000ED14; // SCB->CCR

    int x,y,z;



    *SCB_CCR |= (1 << 4); /* bit4: DIV_0_TRP. */



    x = 10;

    y = 0;

    z = x / y;

    rt_kprintf("z:%d\n", z);

}



void unalign_test(void)

{

    volatile int * SCB_CCR = (volatile int *)0xE000ED14; // SCB->CCR

    volatile int * p;

    volatile int value;



    *SCB_CCR |= (1 << 3); /* bit3: UNALIGN_TRP. */



    p = (int *)0x00;

    value = *p;

    rt_kprintf("addr:0x%02X value:0x%08X\n", (int)p, value);



    p = (int *)0x04;

    value = *p;

    rt_kprintf("addr:0x%02X value:0x%08X\n", (int)p, value);



    p = (int *)0x03;

    value = *p;

    rt_kprintf("addr:0x%02X value:0x%08X\n", (int)p, value);

}



#ifdef  RT_USING_FINSH

#include <finsh.h>

FINSH_FUNCTION_EXPORT(div0_test, div0_test)

FINSH_FUNCTION_EXPORT(unalign_test, unalign_test)

#endif /* RT_USING_FINSH */

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11楼
SwPwr| | 2013-7-4 21:55 | 只看该作者
aozima 发表于 2012-11-30 00:25
刚网上搜了一番，在http://st.**.com/down/index.php?id=120找到了。
上传之。

谢谢共享

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12楼
freezz| | 2013-12-10 20:44 | 只看该作者
，mark，慢慢消化。

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13楼
outstanding| | 2013-12-10 21:08 | 只看该作者
不错。。。。。。。。。。。

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14楼
hjl2832| | 2014-7-10 11:19 | 只看该作者
不错，查异常的方法。

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15楼
fvcvxvcv| | 2014-7-11 14:24 | 只看该作者
学习

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16楼
xzezhen| | 2014-10-25 12:24 | 只看该作者
很赞的分析:lol

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17楼
zook0k| | 2014-10-27 10:00 | 只看该作者
多谢

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18楼
xlsf1048| | 2014-12-16 14:17 | 只看该作者
mark

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19楼
jemy00| | 2014-12-17 11:48 | 只看该作者

mark

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20楼
FAQ| | 2014-12-17 12:01 | 只看该作者
表示出现过一次hardfault

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