如何在IAR Embedded Workbench中填充提高系統(tǒng)的健壯性

嵌入式軟件開發(fā)中一般會預(yù)留一些MCU資源（ROM，RAM，CPU Load等）以方便項目升級，即使是很成熟的產(chǎn)品，ROM資源也不會100%被使用。在嵌入式軟件構(gòu)建（Build）過程中，編譯器（Compiler）和鏈接器（Linker）會放置對應(yīng)的代碼和常量數(shù)據(jù)到ROM中。沒有被使用的ROM，編譯器和鏈接器會填充0或者不做任何處理（保留ROM擦除之后的值）：比如為了半字/字（16-bit Halfword/32-bit Word）對齊，編譯器和鏈接器會填充0到相應(yīng)的ROM字節(jié) （8-bit Byte）；而連續(xù)沒有使用的ROM，編譯器和鏈接器不做任何處理（保留ROM擦除之后的值0xFF）。正常情況下，MCU的程序指針（PC）會按照既定程序來運行。但是在有些極端情況下，程序指針有可能發(fā)生不可知的變化，從而指向了沒有使用的ROM地址，如果相應(yīng)地址包含的指令執(zhí)行一些非期望的操作，產(chǎn)生的影響是未知的（注意：嵌入式系統(tǒng)中未知的影響有可能是非常嚴重的，特別是一些高安全性的嵌入式系統(tǒng)）。為了提高系統(tǒng)的健壯性，通常需要往沒有使用的ROM填充相應(yīng)的值，這個值可以讓系統(tǒng)快速恢復(fù)到可靠的狀態(tài)。

本文主要介紹如何在IAR Embedded Workbench中填充沒有使用的ROM來提高系統(tǒng)的健壯性。

填充沒有使用的ROM

在Linker中填充沒有使用的ROM

在IAR Embedded Workbench工程選項（Options）里面Linker選項里面Checksum：勾選“Fill unused code memory”, Fill pattern里面填充相應(yīng)的值（注意，該值與使用的MCU/CPU相關(guān)，具體需要參考對應(yīng)的CPU指令手冊。原則是該值能夠讓MCU/CPU快速恢復(fù)到指定的狀態(tài)）。這里以ARM Cortex-M為例，0xFF對應(yīng)的是未定義的指令（Undefined Instruction），運行改指令會觸發(fā)對應(yīng)的錯誤（Fault）。Start address和End address分別輸入ROM的起始地址和結(jié)束地址。

構(gòu)建（Build）成功之后，查看生成的map文件未使用的范圍部分（Unused ranges）：

下載到目標板進行調(diào)試。

首先打開Memory窗口查看未使用的ROM范圍部分是不是之前指定填充的值：這里看到都是0xFF。

運行程序一段時間并暫停。打開Register窗口，查看PC值。正常情況下，PC值不會跑到未使用的范圍部分：這里PC值是0x0800_89CA，不在未使用的范圍部分（0x0800_221C ~ 0x0800_2FFF，0x0800_9274 ~ 0x080F_FFFF）。

強制將PC值改變到未使用的范圍部分（0x0800_221C ~ 0x0800_2FFF，0x0800_9274 ~ 0x080F_FFFF），比如0x080F_FFFC：

運行程序。程序會跑到HardFault_Handler，因為執(zhí)行未定義的指令會觸發(fā)錯誤（Fault）。

（注意：HardFault_Handler里面具體的操作需要根據(jù)系統(tǒng)的需求來定，但是最終一定要復(fù)位讓系統(tǒng)恢復(fù)到可靠的狀態(tài)。）

可以查看對應(yīng)的寄存器確認相關(guān)的Fault: Undefined instruction usage fault

總結(jié)

本文主要分析了沒有使用的ROM的潛在風(fēng)險并介紹了如何在IAR Embedded Workbench中填充沒有使用的ROM來提高系統(tǒng)的健壯性。

審核編輯：郭婷