zynq的栈监控与Xil_XXXAbortHandler问题排查

参考

UG585Address Map.csdn

stm32的栈监控与HardFault_Handler问题排查.csdn

崩溃现象

程序崩溃后会跳转到

ps7_cortexa9_0\standalone_domain\bsp\ps7_cortexa9_0\libsrc\standalone_v7_3\src\xil_exception.c

异常总览表

异常类型	默认处理函数（Xilinx BSP）	CPU进入时机	典型触发场景	向量表默认绑定	关键寄存器/信息	默认行为	常见根因（重点）	架构说明
Reset（复位）	启动汇编入口	上电 / 硬复位瞬间	上电、复位按键、看门狗复位	Boot ROM / Reset Vector	-	从头启动系统	硬复位、看门狗复位	ARM32/64均有，最高优先级
Undefined Instruction	Xil_UndefinedExceptionHandler()	指令译码阶段（ID）	执行非法机器码、跑飞执行数据区	默认绑定该函数	UndefinedExceptionAddr	打印地址 + 死循环	PC跑飞、Flash损坏、函数指针错误、代码被破坏	ARM32/64均支持（ARM64为同步异常）
SVC / SWI（系统调用）	Xil_ExceptionNullHandler()（裸机）	执行 SVC 指令瞬间	OS系统调用、特权级切换	默认空处理	-	裸机死循环 / OS接管	正常系统调用 / 误执行SVC	ARM32独立 / ARM64同步异常
Prefetch / Instruction Abort	Xil_PrefetchAbortHandler()	取指阶段（IF）	PC跳飞、执行非法代码地址	默认绑定该函数	PrefetchAbortAddr / IFSR	打印寄存器 + 死循环	栈溢出、函数指针错误、return地址破坏、跳转非法地址、MMU禁止执行	ARM32为Prefetch Abort / ARM64为Instruction Abort
Data Abort	Xil_DataAbortHandler()	访存阶段（MEM）	读写非法内存或外设地址	默认绑定该函数	DataAbortAddr / DFSR	打印地址 + 死循环	野指针、堆损坏、栈溢出、free后使用、访问未映射外设	ARM32/64均存在（ARM64为同步异常）
IRQ（普通中断）	用户注册 handler（默认NullHandler）	GIC中断分发后	UART、Timer、GPIO等外设中断	未注册则NullHandler	GIC CPU Interface寄存器	未注册→死循环	中断未清、未注册handler	ARM32/64均有
FIQ（快速中断）	用户注册 handler（默认NullHandler）	GIC高优先级通道	高实时控制、电机控制	未注册则NullHandler	GIC高优先级路径	未注册→死循环	高优先级实时任务	ARM32/64均有
SError（系统错误）	Xil_SErrorAbortHandler()（AArch64）	异步触发（与指令无关）	ECC错误、AXI总线错误、cache一致性错误	AArch64向量表绑定	系统错误状态寄存器	打印日志 + 死循环	DDR ECC损坏、AXI bus fault、硬件一致性错误	ARM64常见；ARM32通常归入Abort类

问题1

中断专用栈被破坏了

在中断里调用 AT_println("ke %d", code); 崩溃进入 Xil_DataAbortHandler

改成 AT_println("ke"); 正常

主循环 注释 BspGetMillis 又不崩

把BspGetMillis 代码拷贝到主循环也不崩

解决

修改 链接脚本 lscript.ldx

# 修改
_IRQ_STACK_SIZE = DEFINED(_IRQ_STACK_SIZE) ? _IRQ_STACK_SIZE : 1024;
# 为
_IRQ_STACK_SIZE = DEFINED(_IRQ_STACK_SIZE) ? _IRQ_STACK_SIZE : 4000;

lscript.ld

分组	键	值	功能	解释
栈/堆配置	_STACK_SIZE	0x2000	主栈大小	System/User 模式栈大小（8KB）
	_HEAP_SIZE	0x2000	堆大小	malloc/new 动态内存
	_ABORT_STACK_SIZE	1024	Abort栈	Data Abort / Prefetch Abort
	_SUPERVISOR_STACK_SIZE	2048	SVC栈	Supervisor模式
	_IRQ_STACK_SIZE	4000	IRQ栈	中断模式
	_FIQ_STACK_SIZE	1024	FIQ栈	快速中断模式
	_UNDEF_STACK_SIZE	1024	Undefined栈	未定义指令异常
MEMORY内存区域	ps7_ddr_0	0x00100000~0x3FFFFFFF	DDR区域	主程序运行内存
	ps7_qspi_linear_0	0xFC000000~0xFCFFFFFF	QSPI线性映射	Flash线性访问
	ps7_ram_0	0x00000000~0x0002FFFF	OCM低地址	On-Chip Memory
	ps7_ram_1	0xFFFF0000~0xFFFFFE00	OCM高地址	高地址映射OCM
程序入口	ENTRY(_vector_table)	_vector_table	程序入口	CPU复位后跳转地址
代码段	.text	> ps7_ddr_0	代码段	函数机器码
	.vectors	异常向量	中断入口	ARM异常向量表
	.boot	Boot代码	启动代码	reset/startup
	.init	初始化代码	CRT初始化	main前执行
	.fini	结束代码	程序退出清理	main后执行
只读数据	.rodata	const数据	只读常量	字符串/查表
	.rodata1	扩展rodata	编译器扩展	次级只读区
	.sdata2	小只读数据	GP优化	小常量快速访问
	.sbss2	小只读BSS	GP优化	小未初始化数据
数据段	.data	已初始化变量	全局静态变量	启动时复制
	.data1	扩展data	编译器扩展	次级data
	.sdata	小数据区	GP优化	小变量快速访问
	.sbss	小BSS区	GP优化	小未初始化变量
	.bss	未初始化变量	零初始化区	启动时清零
	COMMON	公共变量	旧式全局变量	GCC兼容
TLS线程局部存储	.tdata	TLS初始化数据	线程局部变量	Thread Local
	.tbss	TLS未初始化数据	TLS BSS	Thread Local
C++初始化	.ctors	构造函数表	全局对象构造	main前执行
	.dtors	析构函数表	全局对象析构	main后执行
	.preinit_array	预初始化数组	libc前初始化	极少使用
	.init_array	初始化数组	GCC现代构造机制	替代ctors
	.fini_array	析构数组	GCC现代析构机制	替代dtors
异常/调试	.eh_frame	异常展开表	C++异常	stack unwind
	.eh_framehdr	异常头	unwind索引	backtrace辅助
	.gcc_except_table	GCC异常表	throw/catch	C++异常
	.ARM.exidx	ARM异常索引	ARM unwind	backtrace
	.ARM.extab	ARM unwind表	ARM异常处理	unwind数据
MMU相关	.mmu_tbl	MMU页表	一级页表	Cortex-A9 MMU
	ALIGN(16384)	16KB对齐	页表对齐	ARM硬件要求
地址符号	__rodata_start	地址符号	rodata开始	边界标记
	__rodata_end	地址符号	rodata结束	边界标记
	__data_start	地址符号	data开始	数据复制起点
	__data_end	地址符号	data结束	数据复制终点
	__bss_start	地址符号	bss开始	清零起点
	__bss_end	地址符号	bss结束	清零终点
SDA小数据	_SDA_BASE_	sdata中点	SDA基址	GP小数据寻址
	_SDA2_BASE_	sdata2中点	SDA2基址	小只读寻址
Heap区域	.heap	heap段	动态内存	malloc/new
	_heap_start	heap起点	heap开始	libc使用
	_heap_end	heap终点	heap结束	heap边界
	HeapBase	heap基址	heap起始	调试/库
	HeapLimit	heap结束	heap上限	heap边界
Stack区域	.stack	stack段	CPU栈	所有模式栈
	_stack_end	栈底	主栈开始	向上分配
	_stack	主栈顶	SP初值	User/System
	__stack	主栈符号	SP引用	BSP使用
	__irq_stack	IRQ栈顶	IRQ SP	IRQ模式
	__supervisor_stack	SVC栈顶	SVC SP	Supervisor模式
	__abort_stack	Abort栈顶	Abort SP	Data Abort
	__fiq_stack	FIQ栈顶	FIQ SP	Fast IRQ
	__undef_stack	Undefined栈顶	Undefined SP	Undefined模式
程序结束	_end	最终地址	程序结束	heap边界参考
GNU LD语法	KEEP()	强制保留	防止gc删除	向量表常用
	ALIGN(x)	地址对齐	cache/MMU要求	硬件对齐
	NOLOAD	不装载	不生成bin	BSS/Stack
	SORT()	section排序	ctor顺序	GCC使用
	EXCLUDE_FILE()	排除文件	避免重复	ctor/dtor
	>	section映射	指定MEMORY	放入内存区

脚本工具

# 设置环境变量
> $env:PATH = "D:\Xilinx\Vitis\2020.2\gnu\aarch32\nt\gcc-arm-none-eabi\bin;" + $env:PATH
# 查源码位置
> arm-none-eabi-addr2line -e zynq_wave_app.elf 0x00109264
axi_test/src/main.cpp:44
# 查符号表
arm-none-eabi-nm zynq_wave_app.elf

# wsl有各种工具更方便
> wsl
$:arm-none-eabi-nm zynq_wave_app.elf | grep heap
0012d360 B _heap
0012f360 B _heap_end
0012d360 B _heap_start
0012d310 b heap.5721
# 查看IRQ栈大小
$: arm-none-eabi-nm zynq_wave_app.elf | grep _IRQ_STACK_SIZE
00000fa0 A _IRQ_STACK_SIZE
# IRQ 栈地址 0x00131360：0x00132300 向下增长
$: arm-none-eabi-nm zynq_wave_app.elf | grep irq
0012ccd8 b _ZL12s_pl_irq_cnt
00107448 t _ZL14pl_irq_handlerPv
00107a20 t _ZL16uart_irq_handlerPvmj
00132300 B __irq_stack
00131360 B _irq_stack_end

栈监控

这里以__irq_stack 栈为例

#define IRQ_STACK_TOP   ((uint32_t *)0x00132300)
#define IRQ_STACK_END   ((uint32_t *)0x00131360)
#define WATERMARK 0xA5A5A5A5

volatile uint32_t g_irq_stack_max_usage = 0;
//irq 栈填充水印
void irq_stack_fill_watermark(void)
{
    uint32_t *p = IRQ_STACK_END;

    while (p < IRQ_STACK_TOP)
    {
        *p++ = WATERMARK;
    }
}
// irq 栈最大用量写入全局变量g_irq_stack_max_usage 
void irq_stack_update_usage(void)
{
    uint32_t *p = IRQ_STACK_END;

    while (p < IRQ_STACK_TOP)
    {
        if (*p != WATERMARK)
        {
            break;
        }
        p++;
    }

    g_irq_stack_max_usage = (uint32_t)((uint8_t*)IRQ_STACK_TOP - (uint8_t*)p);
}

测试

int main(){
    static uint32_t s_ms_tick=0;
    static uint32_t s_pt_tick=0;
    irq_stack_fill_watermark();
    BspInit();
    at_init(Bsp_shell_write);
	  AT_printf("ke");
    at_app_init();
    at_show_version();
    //启动PT协程
     Protothread::AllStart();
    while (1) {
        uint32_t ms= BspGetTickMs();
        BspGetMillis();
        if(ms-s_ms_tick>=10){
            s_ms_tick=ms;
            int len= BspUartRead((uint8_t *)AT_m_buf, -1);
            at_import((uint8_t *)AT_m_buf, len, ms);
        }
        if(g_bt.key_flag){
	        	g_bt.key_flag=0;
	        	irq_stack_update_usage();
	        	AT_println("IRQ stack max usage = %lu bytes\n", g_irq_stack_max_usage);
        }
    }
    return 0;
}

打印

因为 _IRQ_STACK_SIZE 配置的只有1024 ,irq栈最大用量是1248

所以发生了各种奇怪现象

[18:52:51.763]收←◆ke 268435456
IRQ stack max usage = 1248 bytes