最近在STM32做一个关于USB音频的应用，调试过程中一直被一个随机产生的HARD FAULT折磨。问题很奇怪，进入HARD FAULT的时间不定，可能连上USB后几秒就触发HARD FAULT，也可能程序跑几分钟甚至几十分钟才会触发。尽管感觉问题极有可能来自USB部分代码，但起初一直没有办法找到导致问题的代码，百度上搜素了一下，但是感觉对自己没什么启发。经过努力，最终找到了问题所在，同时也学到了新的东西，现在先介绍下调试过程。
首先在KEIL下进入DEBUG模式运行程序，待MCU"死掉"后停止，显然是卡在HARD FAULT的while(1)里面的。接下来打开FAULT REPORTS窗口：
可以看到HARD FAULT是由USAGE FAULT导致的，原因是INVSTATE，从“STM32常见Hard+Fault的诊断”的PPT中可以了解到，INVSTATE表示MCU尝试进入ARM状态，这是非法的，所以产生了USAGE FAULT。此外，PPT里还有这样的描述：
另外，在Cortex-M3权威指南中也有这样描述：使用BXL的时候要小心，因为它还带有改变状态的功能。因此reg的LSB必须是1，以确保不会尝试进入ARM状态，如果忘记置位LSB，则FAULT伺候；同理，你也必须保证送给PC的值必须是奇数(LSB=1)。
虽然了解了这些，但是还是不能直接产生帮助。接下来，在GOOGLE上找到了一个名为“keil_hardfault”的PDF文件，是KEIL公司写的，该文档的后半部分通过一个例子介绍了定位产生HARD FAULT之前代码的方法。通过一些摸索，利用这个方法我成功找到了问题的位置。
首先，看到此时MCU停在了HARD FAULT里，寄存器LR里放存放的是HARD FAULT返回的地址，可以看到此时LR = 0xFFFF_FFF1，显然是一个错误的指令地址，所以可以判断是程序跳转到错误的地址，并且该地址的LSB是0，故触发了USAGE FAULT。出错的流程是这样的：
[正确代码] --(出错)--> [0xFFFF_FFF0]。接下来需要做的是，找到导致错误跳转的代码，
注意到寄存器SP(R13)，它指向当前使用的栈顶，在MEMORY窗口中输入SP的值[0x2000A190]：
根据CM3内核的栈是从上往下生长，并且按寄存器标号从大到小的顺序压入栈，这样就可以找到“出事”时的寄存器情况。
在 keil_hardfault.pdf 里的这幅图可以看得更直观：
可以看到跳转到中断函数HARD FAULT之前的寄存器情况，例如R0 = 0000_0066，R2 = FFFF_FFFF。
这时候我们需要关注的是LR寄存器，其值指向 错误跳转指令 的下一条指令，可以看到栈里的LR = 0x0800_04FF，那么产生错误的指令就是 LR = 0x0800_04FC,
在汇编窗口里定位这个地址，如下图：
可以看到指令是BLX R0，而“当时”寄存器R0的值是0x0000_0066，显然是错误的跳转地址。找到了指令的地址也就可以看到对应的C语言代码，大概也能猜到了，问题出在数组越界了，导致越界的原因就是EPindex，之后在这里加了一些调试代码，很容易的就确认了问题是由EPindex的值为0导致的。
之后的就不多说了，既然找到了产生HARD FAULT的代码，也可以松一口气了。总之这个方法在处理这个问题上的确很有效。