針對Cortex-M3談談單片機Fault故障

我們平時的項目，可能會遇到死機的情況，通過在線調試，或者打印消息，可能會發(fā)現(xiàn)，怎么進入了 HardFault_Handler 中斷呢？

這種“硬故障”是我們常見的一種故障，導致硬故障的原因也有很多。本文針對 Cortex-M3 說說 Fault 故障相關的內容。

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Fault故障種類

Fault故障的種類有很多，拿本文Cortex-M3來說，主要有：

HardFault：硬故障

MemManage：存儲器管理故障

BusFault：總線故障

UsageFault：用法故障

比如，在stm32f10x_it.c源代碼中，有這樣的中斷入口：

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

每一種Fault故障的產生，都肯定是有一定原因的，如果你代碼產生了Fault故障中斷，說明代碼某些地方引起了Fault故障。

1.HardFault：硬故障

通過截圖的描述，你會發(fā)現(xiàn)硬故障是一種“不可編程”的故障，因為存儲器管理故障、總線故障、用法故障如果不能得到執(zhí)行，就為上訪為硬故障。

比如：比如在取向量時產生的總線故障也按會硬故障進行處理。所以，你會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障，很多時候都是硬故障。

硬故障狀態(tài)寄存器描述：

通過狀態(tài)寄存器，你會發(fā)現(xiàn)產生硬故障的原因有以上幾種。

2.MemManage：存儲器管理故障存儲器管理故障通常與MPU（內存保護單元）有關，之前給大家分享過MPU相關的文章《什么是Cortex-M內核的MPU？》。

通常就是我們說的“內存越界”就會導致存儲器管理故障，細說引起該故障的誘因有：

訪問了 MPU 設置區(qū)域覆蓋范圍之外的地址

往只讀 region 寫數據

用戶級下訪問了只允許在特權級下訪問的地址

存儲器管理故障狀態(tài)寄存器：

通過狀態(tài)寄存器，你會發(fā)現(xiàn)引起該故障的一些原因。

3.BusFault：總線故障總線故障，顧名思義就是對“總線”操作出現(xiàn)問題，導致的故障。

比如：當 AHB 接口上正在傳送數據時，如果回復了一個錯誤信號（error response），則會產生總線故障。

產生總線故障的場合：

取指，通常被稱作“預取流產”

數據讀/寫，通常被稱作“數據流產”

觸發(fā)總線故障的動作：

中斷處理起始階段的堆棧 PUSH 動作。稱為“入棧錯誤”

中斷處理收尾階段的堆棧 POP 動作。稱為“出棧錯誤”

同樣，通過總線故障狀態(tài)寄存器了解產生的原因：

4.UsageFault：用法故障用法故障相對不常見，出現(xiàn)該故障通常是進行了“未對齊訪問操作”，其他導致該故障問題很少見。

比如：執(zhí)行了未定義的指令、除數為0（編譯器都會避免）、無效的中斷返回等這些情況比較少見。

用法故障狀態(tài)寄存器：

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應對故障

不知道大家平時有沒有對這些進行有效避免？

這里簡單說幾點應對故障的措施：

1.通過故障狀態(tài)寄存器的值來判定程序錯誤

在故障中斷函數中，讀取故障的狀態(tài)（上面描述了狀態(tài)寄存器），比如硬故障：

void HardFault_Handler（void）{ //讀取狀態(tài)寄存器，打印狀態(tài)寄存器，判斷什么原因引起故障 printf（“狀態(tài)x信息”）; while （1） { }}

如果不想系統(tǒng)處于死機狀態(tài)，可以在中斷里面做軟復位。

2.提前對代碼進行分析、預判

比如：通過代碼靜態(tài)分析工具，對代碼進行分析、查找bug。

責任編輯：haq