针对Cortex-M3谈谈单片机Fault故障

描述

我们平时的项目,可能会遇到死机的情况,通过在线调试,或者打印消息,可能会发现,怎么进入了 HardFault_Handler 中断呢?

这种“硬故障”是我们常见的一种故障,导致硬故障的原因也有很多。本文针对 Cortex-M3 说说 Fault 故障相关的内容。

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Fault故障种类

Fault故障的种类有很多,拿本文Cortex-M3来说,主要有:

HardFault:硬故障

MemManage:存储器管理故障

BusFault:总线故障

UsageFault:用法故障

单片机

比如,在stm32f10x_it.c源代码中,有这样的中断入口:

void HardFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */ while (1) { }}

void MemManage_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Memory Manage exception occurs */ while (1) { }}

void BusFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Bus Fault exception occurs */ while (1) { }}

void UsageFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Usage Fault exception occurs */ while (1) { }}

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Fault故障描述

每一种Fault故障的产生,都肯定是有一定原因的,如果你代码产生了Fault故障中断,说明代码某些地方引起了Fault故障。

1.HardFault:硬故障

通过截图的描述,你会发现硬故障是一种“不可编程”的故障,因为存储器管理故障、总线故障、用法故障如果不能得到执行,就为上访为硬故障。

单片机

比如:比如在取向量时产生的总线故障也按会硬故障进行处理。所以,你会发现出现故障,很多时候都是硬故障。

硬故障状态寄存器描述:

单片机

通过状态寄存器,你会发现产生硬故障的原因有以上几种。

2.MemManage:存储器管理故障存储器管理故障通常与MPU(内存保护单元)有关,之前给大家分享过MPU相关的文章《什么是Cortex-M内核的MPU?》。

通常就是我们说的“内存越界”就会导致存储器管理故障,细说引起该故障的诱因有:

访问了 MPU 设置区域覆盖范围之外的地址

往只读 region 写数据

用户级下访问了只允许在特权级下访问的地址

存储器管理故障状态寄存器:

单片机

通过状态寄存器,你会发现引起该故障的一些原因。

3.BusFault:总线故障总线故障,顾名思义就是对“总线”操作出现问题,导致的故障。

比如:当 AHB 接口上正在传送数据时,如果回复了一个错误信号(error response),则会产生总线故障。

产生总线故障的场合:

取指,通常被称作“预取流产”

数据读/写,通常被称作“数据流产”

触发总线故障的动作:

中断处理起始阶段的堆栈 PUSH 动作。称为“入栈错误”

中断处理收尾阶段的堆栈 POP 动作。称为“出栈错误”

单片机

同样,通过总线故障状态寄存器了解产生的原因:

单片机

4.UsageFault:用法故障用法故障相对不常见,出现该故障通常是进行了“未对齐访问操作”,其他导致该故障问题很少见。

比如:执行了未定义的指令、除数为0(编译器都会避免)、无效的中断返回等这些情况比较少见。

用法故障状态寄存器:

单片机

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应对故障

不知道大家平时有没有对这些进行有效避免?

这里简单说几点应对故障的措施:

1.通过故障状态寄存器的值来判定程序错误

在故障中断函数中,读取故障的状态(上面描述了状态寄存器),比如硬故障:

void HardFault_Handler(void){ //读取状态寄存器,打印状态寄存器,判断什么原因引起故障 printf(“状态x信息”); while (1) { }}

如果不想系统处于死机状态,可以在中断里面做软复位。

2.提前对代码进行分析、预判

比如:通过代码静态分析工具,对代码进行分析、查找bug。

责任编辑:haq

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