Cortex-M4 HardFault原因查找方法

Cortex-M4 HardFault原因查找方法

写此博客背景

最近几日在Github上看到一个叫Armink的大神做了一个追踪Cortex-M系列的HardFault项目，具体连接：请点击这里
看完之后感觉很是方便，大大的简化了我们查找出现HardFault的原因，由于我手边有的是一个STM32F407IG的开发板，便想尝试一下，没有直接用到他提供的文件，而是按照他的思想进行了测试。

思想简说

简单来说，就是在出现了HardFault后，在HardFault跳入中断之前将栈信息保存起来，同时根据内核Fault寄存器状态判断当前是哪个Fault。即：保存死亡前现场。

我的做法

Step 1：

• 修改启动文件startup_stm32f407xx.s中关于HardFault中断处理部分代码，使其跳转到我所指定的函数去将栈信息保存在全局变量中，从而在停止调试后，可以在Keil的watch 1里面显示全局变量的值。
• 代码修改如下

HardFult_Handler	PROC
;						EXPORT		HardFault_Handler
						IMPORT		call_back_fault     ;自己定义的C语言函数，用来存储栈信息到全局变量
						MOV		R0,	LR
						MOV		R1,	SP
						LDR			R2,	=call_back_fault
						BLX			R2
						B				.
						ENDP

Step 2:

• 定义函数void call_back_fault(uint32_t fault_lr,uint32_t fault_sp);完成之后在.h文件中进行声明。
• 代码如下

uint32_t stack_add[20] = {0};
uint32_t stack_data[20] = {0};
void call_back_fault(uint32_t fault_lr,uint32_t fault_sp)
{
	uint8_t i = 0;
	uint32_t stack_pointer = fault_sp;
	for(i = 0;i<16;i++)
	{
		stack_add[i] = stack_pointer;
		stack_data[i] = *(uint32_t *)stack_pointer;
		stack_pointer += 4;
	}
}

Step 3:

• 创建一个能出现Fault的函数，这里我是直接采用了Armink大神所写的除数不能为0的函数。
• 代码如下

void fault_test(void)
{
	volatile int * SCB_CCR = (volatile int *)0xE000ED14;
	int x,y,z;
	*SCB_CCR |= (1<<4);
	x = 10;
	y = 0;
	z = x / y;
}

Step 4:

• 在main函数中调用函数void fault_test(void);

Step 5：

• 使用J-Link连接开发板，在Keil下进入调试模式，点击运行程序，稍等几秒，点击停止。
• 打开Keil中的Peripherals --> Core Peripherals --> Fault Reports观察对话框中的以下几点：

1.Usage Faults 里面的 DIVBYZERO 被打勾了，说明出现的是Fault是由于除数为0所造成的。
2.HardFaults 里面的 FORCED被打勾了，说明是强制的错误被判定成了HardFualt。
3.DebugFaults 里面的HALTED被打勾了，说明目前调试模式是停止着的。

• 再打开Keil中的View --> Watch Windows --> Watch 1，将两个全局变量添加到该窗口，查看两个全局变量数组里面的值。

Step 5:

• 打开命令行运行窗口。
• 执行如下命令：

addr2line -e XXX.axf -a -f   addr1   addr 2   addr3   addr4  addr5   addr6

解释命令

1. addr2line 是一个可执行命令，需要提前安装，可以安装MinGW软件，则在其安装目录下bin文件夹内会有此命令，将此命令路径添加到系统环境变量中即可，安装完成后，可在命令行执行addr2line --help命令查看是否安装成功。
2. XXX.axf 是要执行这条命令的时候，所处的路径 必须 在Keil MDK工程的生成文件下，此格式文件是Keil MDK下编译时自动生成的。
3. addr1是当前PC值，比如：0x08000213；
4. addr2是当前LR-4的地址，格式与addr1相同。
5. addr3至addr6是在Watch 1窗口中观察到的全局变量stack_data[]里面相关0x0800xxxx的值。
6. 后面跟的地址值可以是多个。

结果分析

• 执行完以上第五步骤命令后，在命令行会出现addr1至addr6所有对应的文件行号以及函数名，找到哪个函数里面有除数为0的操作，即是我们所要找到的原因出处。