TC3xx芯片的Trap功能详解

前言

前面介绍了TC3xx一系列的功能与特性，看起来感觉高大上，但是总有一种空中楼阁的感觉：这些复杂的架构、特性、功能在平时好像也用不到呀？今天就来介绍和日常开发及问题分析强相关的TC3xx芯片的Trap功能，也就是在程序/系统异常后，TC3xx的异常处理机制。同时回答以下两个关键问题：

1.发生Trap后，怎么确定发生了哪一个Trap？

2.是程序的哪个地方导致发生了Trap？

注意：本文使用TC3xx芯片及Vector的AUTOSAR配置工具。

参考文档：

1. Infineon-AURIX_TC3xx_Part1-UserManual-v02_00-EN

2.学习笔记 | Aurix TC3xx Architecture

缩略词

简写	全称
TCN	Trap Class Number
TIN	Trap Identification Number
TSR	Trap Service Router
NMI	Non-Maskable Interrupt
BTV	Base Trap Vector Table Pointer

正文

1.Trap发生

当系统中发生不可屏蔽中断（NMI）、指令异常（Instruction exception）、内存管理异常（Memory management exception）或者非法访问（Illegal access）时，Trap就会发生。Trap功能永远是Active的，不可被Disable的。

2.Trap类型

TC3xx有8种类型的Trap（Class 0 – Class 7），通过TCN标识，每类Trap下又定义了一系列的具体Trap，通过TIN（Trap Identification Number标识）。

也就是说，异常（exception）发生后，我们能知道具体的TCN和TIN，就能确定是哪一种Trap发生了。

3.Trap向量表

TC3xx的BTV寄存器保存了异常向量表的基地址。BTV寄存器中保存的异常向量表的基地址的[8:5]位域”或 or”上TCN码就能确定异常发生时调用的具体的TSR（Trap service router，或者叫异常处理程序）所在的地址。

4.Trap定位

定位Trap类型

从上文中得知，我们能知道具体的TCN和TIN，就能确定是哪一种Trap发生了。

D[15]寄存器保存了Trap/Exception发生后TIN号。

在DataSheet中没有知道如何确定TCN号，从后面的调试分析中可以得知，异常发生后，D[4] = (TCN << 16) | TIN，也就是可以通过D[4]寄存器确定TCN号。

定位发生Trap的位置：

A[11]寄存器保留了函数的返回地址，可以通过A[11]来推测异常发生的函数。

5.AUTOSAR架构图下Trap实例分析

异常测试代码

 

uint8 TrapTestFlag = 0;
uint32* ZeroAdress = (uint32 *)0x00000000;
static void TrapTest(void)
{
    /* Trap for Memory Protection Null Address*/
    if(1 == TrapTestFlag)
    {
        TrapTestFlag = 0;
        *ZeroAdress = 0x12345678;
    }
}

 

给零地址处赋值制造异常。

TrapTest函数发生异常，触发异常处理程序TSR。

Os_Hal_MemoryTrapEntry是本次异常发生时的TSR，通过汇编代码又调用了Os_Hal_MemFaultExceptionHandler

从Os_Hal_MemoryTrapEntry代码及注释中可以知道，异常的时候D[15]寄存器保存了TIN，D[4]寄存器保存了TCN << 16 | TIN

在异常处理程序处打断点：

D[15]: 6，也就是TIN为6

D[4]: 0x00010006，也就是TCN为1

A[11]: 0x8013CB18，也就是如果没有异常，函数返回地址是0x8013CB18

BTV: 0x70102000

分析1：通过D[15]和D[4]确定TIN和TCN后确定异常为零地址访问异常

分析2：通过A[11]为0x8013CB18后查看Map文件，确定0x8013CB18为TrapTest函数的返回地址

分析3：BTV | (TCN << 5)  à 0x70102020为本次TSR（异常处理函数）的地址

分析4：我们也可以查看OS的报错

Error Type为14 ，也就是0x0E，为E_OS_PROTECTION_MEMORY

6. 实际应用思路

如果是必现问他，通过lauterbach仿真器很容易就能定位到异常原因和位置，但是，如果是实车上偶发出现异常，无法通过仿真器仿真又该怎么办了？

这里仅提供一个设计思路，更具体是详细设计和代码实现请关注本公众号的后续文章。

思路：

1.MCU预留Backup Ram(软件复位后数据不丢失RAM)

2.配置OS，使得Os shutdown后能够调用到自定义的Callout函数

3. Callout函数中将异常复位的Trap信息（TCN，TIN，Return Adress等）保存到Backup Ram

4. Callout最后调用Mcu_PerformReset软件复位

5. 复位后能识别到上一次的异常信息，并把异常信息写道NVM中去

6.通过诊断DID能够读取到异常信息

这样在实车上发生异常后，就能通过诊断读取到异常信息，从而便于分析和定位问题。

7.总结

.  TC3xx有8类TCN， 每类TCN下又有具体的TIN

. 异常发生的时候，可以通过D[4]和D[15]寄存器定位具体的异常类型

. 异常发生的时候，可以通过A[11]寄存器定位异常发生的位置

审核编辑：刘清