【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.1 -- xPSR | CFSR | HFSR | BFAR | MMFAR 寄存器】

问题背景

由于在RA4M2（Cortex-M33）移植RT-Thread OS的时候遇到了 Hardfault，不知道如何分析错误原因，后参考以前写的文章【ARM Cortex-M 系列 2.1 – RT-Thread Cortex-M7 异常处理及 hardfault 处理分析】 来查找原因。

Cortex-M33 Fault 寄存器介绍

在 ARM Cortex-M33 微控制器上，当发生异常或错误时，一些特殊的寄存器提供了用于调试和错误处理的关键信息。这些寄存器包括程序状态寄存器 (xPSR)、可配置故障状态寄存器 (CFSR)、硬件故障状态寄存器 (HFSR)、总线故障地址寄存器 (BFAR) 和内存管理故障地址寄存器 (MMFAR) 以及 UFSR(UsageFault Status Register)。

xPSR (程序状态寄存器)

xPSR 寄存器包含多个状态字段，包括程序状态、中断或异常返回状态以及其他系统状态。

其中最重要的字段是：

• APSR (应用程序状态子字段): 包括 Negative, Zero, Carry, Overflow 和 Saturation 状态标志。
• IPSR (中断程序状态子字段): 表示当前激活的异常编号。
• EPSR (执行程序状态子字段): 包括 Thumb状态位，它应始终被设置为1，因为 Cortex-M33 只能执行 Thumb 指令集。

CFSR (可配置故障状态寄存器)

32-bit read/write-one-to-clear register located at 0xE000ED28.

CFSR 寄存器用于提供有关内存管理、总线和使用错误的详细信息。它分为三个部分：

• MFSR (内存管理故障状态寄存器子字段): 提供内存管理故障信息，例如违反内存保护单元 (MPU) 规则。
• BFSR (总线故障状态寄存器子字段): 提供总线访问故障信息，如非法地址访问或总线错误。
• UFSR (使用错误状态寄存器子字段): 提供特定错误的信息，例如非法指令、未对齐的访问或除零操作。
  Secure software can access the Non-secure version of this register via UFSR_NS located at 0xE002ED2A.
  The location 0xE002ED2A is RES0 to software executing in Non-secure state and the debugger.

HFSR (硬件故障状态寄存器)

HFSR 寄存器提供有关所有硬件故障的信息。它包括字段，如调试事件或向量表硬故障。

BFAR (总线故障地址寄存器)

当 BFSR 的 BFARVALID 位被设置时，BFAR 寄存器包含了导致总线故障的地址。

MMFAR (内存管理故障地址寄存器)

当 MMFSR 的 MMARVALID 位被设置时，MMFAR 寄存器包含了导致内存管理故障的地址。