STM32F4使用ucosii时操作浮点数卡死的问题

一、BUG

​ 之前使用STM32F401的单片机移植了ucosii操作系统后。在编写任务函数时，在循环中调用sprintf函数时莫名卡死。后来，查找bug后发现在操作浮点数时会莫名卡死，换成printf函数也是一样。最后得出一个结论：只要在任务主循环中使用浮点数就会出现卡死的bug。

二、解决方案

2.1方案一、字节对齐(M3)

​ 遇到这个bug之后，第一时间去百度了。后来在网上找到了这篇文章 UCOS-II之字节对齐问题。虽然文章里面说的是M3的，但是试过之后也是一样，没有办法消除BUG。这个方法对M4没用，但对M3有用，如果M3移植ucosii遇到这种问题可以使用文章中更改字节对齐的办法。具体细节网上有很多，可以自行百度。

可以参考这个博客：https://blog.csdn.net/weixin_43548213/article/details/90449336

2.2方案二、暴力解决

​

在Floating Point Hardware的选项选择Not Used

• 当选择Not Used之后，编译器对浮点的处理用的是普通的MOV指令和Rn的寄存器来处理浮点数(R开头的据寄存器是内核的寄存器)，选择这个是强行用CPU算。

  

• 如果选择Single Precision,编译器对浮点的处理会使用V指令和FPU浮点寄存器（S）,由于OS未设置和操作FPU的浮点寄存器(没有在上下文切换的时候保存FPU寄存器)，所以在运行OS时STM32进入硬件错误中断(HardFault_Handle)。但是在裸机的时候也使用了FPU寄存器来处理浮点数，并没有任何错误。

  解决办法就是方案三，使用FPU。

  

2.3方案三、FPU

​ 方案三的办法是开启F4的FPU，如果不知道什么是FPU，可以自行百度。FPU简介-CSDN博客转载

可以参考这篇博客-STM32F4之FPU设置

使能OS_CPU_ARM_FP_EN这个宏

//在os_cpu.h中
#ifndef  __TARGET_FPU_SOFTVFP
#define  OS_CPU_ARM_FP_EN                              DEF_ENABLED
#else
#define  OS_CPU_ARM_FP_EN                              DEF_DISABLED
#endif

C/C++的define里面，定义DEF_ENABLED=1，定义__TARGET_FPU_VFP，定义__FPU_PRESENT=1，定义__CC_ARM

操作成功后如下图：

**这时候发现system_stm32f4xx.c的函数SystmInit里的421行条件编译判断成功（如果还是暗的意味着上面的步骤做错），此时FPU打开成功。**如下图：

在stm32F4的startup… .s启动文件中，找到Reset_Handler函数

添加如下代码：

;图中不够标准，用下面的汇编代码
IF {FPU} != "SoftVFP"
LDR R0,=0xE000ED88 ;使能FPU CP10 CP11
LDR R1,[R0]
ORR R1,R1,#(0XF << 20)
STR R1,[R0]
DSB
				
LDR.W R0,=0xE000EF34
LDR R1,[R0]
AND R1,R1,#(0x3FFFFFFF)
STR R1,[R0]
ISB
ENDIF

最后

任务使用FPU方法：

如果任务需要处理浮点数，在任务切换时需要保存该任务的浮点寄存器。所以调用OSTaskCreateExt接口来创建任务。
该接口的最后一个参数opt是用来选择是否保存浮点寄存器，有3个可选宏：
OS_TASK_OPT_STK_CHK：允许对该任务进行堆栈检查
OS_TASK_OPT_STK_CLR : 创建任务时清除堆栈
OS_TASK_OPT_SAVE_FP : 如果CPU有浮点寄存器，保存它们在上下文切换期间。

在创建只需要选择OS_TASK_OPT_SAVE_FP即可，OS就会对该任务保存浮点寄存器：

OSTaskCreateExt(StartTask,
                    (void*)0,
                    &start_task_stk[START_TASK_STK_SIZE-1],
                    START_TASK_PRIO,
                    0,
                    &start_task_stk[0],
                    sizeof(start_task_stk),
                    (void*)0,
                    OS_TASK_OPT_SAVE_FP|OS_TASK_OPT_STK_CHK //选OS_TASK_OPT_SAVE_FP
                    );

void  OSTaskSwHook (void) //处理浮点寄存器的函数，os_cpu_c.c
{

#if (OS_CPU_ARM_FP_EN > 0u)
    if ((OSTCBCur->OSTCBOpt & OS_TASK_OPT_SAVE_FP) != (INT16U)0) {
        OS_CPU_FP_Reg_Push(OSTCBCur->OSTCBStkPtr); //该函数在os_cpu_a.asm定义
    }

    if ((OSTCBHighRdy->OSTCBOpt & OS_TASK_OPT_SAVE_FP) != (INT16U)0) {
        OS_CPU_FP_Reg_Pop(OSTCBHighRdy->OSTCBStkPtr);//该函数在os_cpu_a.asm定义
    }
#endif

#if OS_APP_HOOKS_EN > 0u
    App_TaskSwHook();
#endif
}

测试：在任务函数中定义一个浮点数后，在for(;;)里使用浮点数变量，如float a; a++;

参考网站：

网站一

网站二

如果还是不能解决，请在评论区留言。

t.none-task-blog-baidujs_title-1&spm=1001.2101.3001.4242)

网站二

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