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1: void HardFault_Handler (void) {
2: if (CoreDebug ->DHCSR & 1) { // check C_DEBUGEN == 1 -> Debugger Connected
3: __breakpoint (0); // halt program execution here
4: }
5: while (1); // enter endless loop otherwise
6: }
为了使能除数为零以及未对齐内存访问产生Fault,应用程序初始化代码要设置SCB->CCR寄存器,下面的C代码清单用于使能除数为零以及未对齐内存访问产生Fault。
SCB ->CCR |= 0x18; /* enable div-by-0 and unaligned fault*/
对于最终的应用程序,Fault处理程序或许会按照下面所说的实现:
注:下面的C代码清单可以用来使能用法、存储器管理和总线Fault:
SCB ->SHCSR |= 0x00007000; // enable Usage Fault, Bus Fault, and MMU Fault
利用串口上报Fault异常信息
在调试期间,最主要的是要弄清楚触发了哪类Fault,什么原因触发了Fault以及定位到触发Fault的代码,可以利用一份空闲串口当作调试用,将以上信息发给PC,通过串口调试助手接收这些Fault信息。
主要步骤如下:
1.如有必要,使能非硬Fault(用法、存储器管理和总线Fault)
2.如果有必要使能捕获除法为零和未对齐内存访问
3.编写Fault处理程序
4.将启动代码中默认的Fault处理程序更换成自己需要的Fault处理程序
补充一些基础知识,有利于理解下面的代码:
堆栈:
Cortex-M3的堆栈是使用“向下生长的满栈”模型,SP指针指向最后一个被压入堆栈的32位数值。在下一次压栈时,SP先自减4,再存入新的数值。POP操作正好相反,先弹出当前SP指针处的32位数值,再将SP的值增4.
Cortex-M3的异常/中断过程:
1. 入栈:硬件自动把8个寄存器的值压入堆栈(8个寄存器依次为:xPSR、PC、LR、R12以及R3~R0)。如果异常发生时,当前的代码正在使用PSP(进程堆栈),则上面8个寄存器压入PSP;否则就压入MSP(主堆栈)。一旦进入服务例程,就将一直使用MSP。Cortex-M3内核响应中断/异常的延时固定为12个时钟周期。以上操作使用Cortex-M3的数据总线。
2.取向量:与入栈同时,Cortex-M3内核从向量表中找出正确的异常向量,然后在服务程序的入口地址欲取指。以上操作使用Cortex-M3的指令总线
3.更新寄存器:入栈和取向量操作完成后,在执行服务例程之前,还要更新一些列寄存器:
SP:在入栈操作后,会把堆栈指针(PSP或MSP)更新到新的位置。在执行中断/异常服务例程时,一定是使用MSP。
PSR:更新IPSR位段(PSR最低部分)的值为新响应的异常编号。
PC:在取向量完成后,PC将指向服务例程的入口地址。
LR:在出入ISR的时候,LR保存一些在异常返回时用到的特殊位。
寄存器:
1.通用寄存器:R0~R3、R12,C函数调用标准会使用R0~R3用来传递参数,R12(用于子程序保存SP指针,不太清楚)
2.LR:连接寄存器。LR用于在调用子程序时存储返回地址。
3.PC:程序计数器,CM3内部使用了指令流水线,读PC时返回的值是当前指令的地址+4.
4.xPSR程序状态寄存器
下面以硬Fault处理为例,介绍一下如何将Fault信息上报到PC的调试助手上。
1. 在程序初始化代码中,使能非硬Fault(使用Keil MDK编译器,必须包含core_cm3.h头文件)
1: static __INLINE void EnableFault(void)
2: {
3: SCB->SHCSR |= (SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk|SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk|SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk);
4: }
2. 编写硬Fault处理程序
1: /*
2: * 截获硬Fault异常
3: * arg:堆栈指针
4: */
5: void HardFaultHandle(unsigned int *arg)
6: {
7: unsigned int stacked_r0,stacked_r1,stacked_r2,stacked_r3,stacked_r12,stacked_lr,stacked_pc,stacked_psr;
8: stacked_r0=((unsigned long)arg[0]);
9: stacked_r1=((unsigned long)arg[1]);
10: stacked_r2=((unsigned long)arg[2]);
11: stacked_r3=((unsigned long)arg[3]);
12: stacked_r12=((unsigned long)arg[4]);
13: stacked_lr=((unsigned long)arg[5]);
14: stacked_pc=((unsigned long)arg[6]);
15: stacked_psr=((unsigned long)arg[7]);
16:
17: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("致命错误:系统发生硬Fault!!\n"));
18: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("捕获错误发生时的环境,上报Fault状态寄存器:\n"));
19: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("R0= 0x%x\n",stacked_r0));
20: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("R1= 0x%x\n",stacked_r1));
21: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("R2= 0x%x\n",stacked_r2));
22: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("R3= 0x%x\n",stacked_r3));
23: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("R12= 0x%x\n",stacked_r12));
24: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("LR= 0x%x\n",stacked_lr));
25: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("PC= 0x%x\n",stacked_pc));
26: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("PSR= 0x%x\n",stacked_psr));
27:
28: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("HFSR= 0x%x\n",HFSR));
29:
30: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("BFSR= 0x%x\n",BFSR));
31: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("BFAR= 0x%x\n",BFAR));
32:
33: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("MMSR= 0x%x\n",MMSR));
34: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("MMAR= 0x%x\n",MMAR));
35:
36: PLC_DEBUGF(TEST_DEBUG,("UFSR= 0x%x\n",UFSR));
37:
38: HFSR=0xFFFFFFFF;
39: BFSR=0xFF;
40: MMSR=0xFF;
41: UFSR=0xFFFF;
42:
43: while(1);
44: }
3. 在启动代码中,将默认硬Fault处理程序更换为自己需要的Fault处理程序
1: HardFault_Handler\
2: PROC
3: IMPORT HardFaultHandle
4: TST LR,#4
5: ITE EQ
6: MRSEQ R0,MSP
7: MRSNE R0,PSP
8: B HardFaultHandle
9: ENDP