ARM Coretex-M核心单片机(STM32)分析hardfault的原因

1. 前提基础知识(ARM M核异常 压栈流程)

M核栈增长方向是地址逐渐减小的(TIPS:有的架构的处理器是增大的例如8051内核,而有的像ARM A核心是可设置的 可以增大也可以减小)

ARM Coretex-M核心常用的有M0 M3 M4,下图第一个为M3的压栈情况,M4带FPU和浮点寄存器的并不一样

M3的假设hardfault ISR里边就有个while(1);语句,那看SP的栈顶值,从栈顶开始数算第一个向上高地址方向数到第六个就是LR的值,把或者值读出来赋值给PC(定义个函数指针),就可以跳转到问题发生处了,然后结合hardfault状态寄存器(0XE000ED2C,SCB->HSFR)的值 大概能分析出产生hardfault的原因

**下图为M4核的压栈情况,因为带有浮点寄存器所以压栈的内容也多 **

ARM CM4核心带浮点处理器FPU的,压栈的东西还不一样


进入hardfult后看MSP或者SP的值,看下边第二章图如果hardfult里边啥都没有,就只有个while(1){} 可以用第二张图判断SP+20里边存储的就是LR寄存器的值,也就是产生hardfault前导致的问题的地方,把这个值像第一张图一样写给PC就能定位到因为哪里产生的hardfault,

现在还在推出来个类似的公式解决方法,发现函数里边写的东西越多函数栈指针会变化,也就不能直接取*(SP+24)|(SP+23)|(SP+22)|*(SP+21),拼凑出来的值就是LR的值可以直接赋值给PC,定义个函数指针给赋值了,在调用在hardfault里边直接就可以跳过去

公式化的方法(待在M3内核上验证 理论上来说MSP是+0x14的),把下列代码替换掉原来的HardFault_Handler ISR

c 复制代码
/*----------------hardfault 调查原因方案,需要debug 单步执行--------------------*/
void(*f1)(void);
uint32_t result;

void HardFault_Handler(void)
{
	result= __get_MSP()+0x1C; //实际操作Arm Coretex-M0核心的+0x1c,M3核的+0X14
	f1=*((uint32_t*)result);
	f1();

	while (1);
}
/*----------------hardfault 调查原因方案,需要debug 单步执行--------------------*/

ARM官方给出的hardfault 原因分析方法


总结下来就是利用处理异常时候会进行压栈处理,也会把LR的值压进去,然后分析栈中的LR的值,设置PC跳到导致产生hardfault的地方,然后结合上边的hardfault状态寄存器进行分析问题的具体原因

<引流>

Github: HardFault问题定位与分析

知乎: ARM Coretex-M核单片机,例如STM32单片机遇到HardFault问题应该如何解决?

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