Microsoft PowerPoint - Application_HardFault的诊断_V2.1.ppt [Compatibility Mode]

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炊刘
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1 Hard Fault 的诊断

2 Cortex-M3 异常模型 2 异常编号 IRQ 编号异常类型优先级备注 1 Reset 3, 最高 2 14 NMI 2 永远被使能 3 13 Hard Fault 1 Hard Fault 4 12 MM Fault 5 11 Bus Fault 可配置 6 10 Usage Fault SVCall 12 4 DebugMonitor 可配置 PendSV 15 1 SysTick 可配置 Local Fault 由 SVC 指令触发 Fault handler

3 用法错误 (Usage Fault) 执行未定义指令非对齐操作除零复位时默认未使能常见的四种错误异常 3 总线错误 (Bus Fault) 取指令数据读写堆栈操作复位时默认未使能存储器管理错误 (Memory Management Fault) 违反 MPU 设定的存储器访问规则复位时默认未使能硬错误 (Hard Fault) 以上异常处理被关闭, 而又发生了异常, 则触发执行异常处理时, 发生了异常, 则触发复位时默认使能

4 用法错误异常 4 用法错误异常是与指令译码相关联的处理机制, 通常包括以下类错误型 : 企图执行未定义指令企图进入 ARM 状态无效的中断返回码企图执行协处理器指令使用多重加载 / 存储指令时地址没对齐使能控制 SCB->SHCSR. 何时会意外地试图切入 ARM 状态 : >> 执行 BX Rn 指令时,Rn 的最低位 (LSB) 为 0 >> 异常向量表中的向量为偶数,LSB = 0 >> POP {,PC} 时, 弹给 PC 的值为偶数,LSB = 0

5 用法错误异常寄存器 5 发生用法错误时, 可通过查看寄存器了解出错的原因 SCB->CFSR. Usage 1 清零位段名称类型含义备注企图执行除 0 操作 9 DIVBYZERO 可( 指令 :SDIV UDIV) 读8 UNALIGNED 企图执行非对齐访问写3 NOCP 企图执行协处理器指令 2 INVPC 无效的异常返回码 1 INVSTATE 试图切换到 ARM 状态 0 UNDEFINSTR 企图执行未定义指令使能控制 : SCB->CCR.DIV_0_TRP 使能控制 : SCB->CCR.UNALIGN_TRP

6 总线错误异常 6 当内核通过 AHB 接口传送数据时收到了一个错误应答信号, 则认总线传输错误, 进而发起总线错误异常请求 ; 通常异常来自 : 取指令时发生错误, 通常称为预取指流产数据读写时发生错误, 也叫数据流产响应中断时, 出入栈发生错误使能控制 SCB->SHCSR. AHB 总线收到错误应答, 通常有以下诱因 : >> 企图访问无效的存储器区域, 常见于企图访问的地址没有存储器 >> 设备未准备就绪, 不能进行总线访问 >> 企图发起的传输宽度不被目标设备所支持 >> 在用户权限下程序企图访问特权模式下的设备

7 总线错误异常寄存器 7 发生 Bus Fault 时, 可以查看总线错误状态寄存器了解异常的大致类型, 供异常处理程序分析 SCB->CFSR.Bus 位段名称类型含义备注 BFAR 包含引起总 7 BFARVALID =1 表示 BFAR 有效线异常的指令地址可6:5 -- 读-- 4 STKERR 写入栈时发生错误 Stack 3 UNSTKERR 1 清出栈时发生错误 2 IMPRECISERR 零不精确的数据总线错误 D-Bus 1 PRECISERR 精确的数据总线错误 0 IBUSERR 指令总线错误 I-Bus

8 存储器管理错误异常 8 存储器管理错误异常是由于违规访问存储器空间或由某些非法访问引发的 ; 通常包括以下类型 : 访问存储区域时违反了 MPU 的设置规则越权访问, 访问了没有权限访问的地址 ; 访问了没有存储器的地址试图从不可执行区域 (XN) 执行代码对只读区域进行写操作使能控制 SCB->SHCSR. 存储器管理错误异常, 通常是与 MPU 相关联的其诱因往往是违反了 MPU 设置的访问规则某些非法访问, 如在不可执行的存储器区域取指, 也会会引发该异常, 既使系统中没有 MPU 或 MPU 被关掉了

9 存储器管理错误异常寄存器 9 发生 Memory Management Fault 时, 可以查看存储器管理错误状态寄存器了解异常的类型 SCB->CFSR. Memory Manage 可读1 位段名称类型含义 7 MMARVALID =1 表示 MMAR 有效 6: MSTKERR 入栈时企图访问不被允许的区域写3 MUNSTKERR 出栈时企图访问不被允许的区域清2 -- 零-- 1 DACCVIOL 企图从不允许访问的区域读写数据 0 IACCVIOL 企图从不允许访问的区域取指令

10 硬错误异常 10 硬错误异常是应对系统严重错误而设计的, 其优先级为 -1, 仅次于 NMI 异常触发硬错误异常的原因有 : 调试出错前面三个常规错误异常不能及时响应为响应中断, 取中断向量时发生错误仍可通过 PRIMASK 关闭注意 : >> 当总线错误异常存储器管理错误异常用法错误异常无法及时得到响应时或未被使能时, 系统将产生硬错异常 >> 当硬错误异常服务例程又引发新的硬错误异常时, 系统将进入死锁状态, 只能由复位使其退出

11 硬错误异常寄存器 11 硬错误状态寄存器中记录有产生硬错误异常的诱因 1 清零位段名称类型含义 31 DEBUGEVT 可因调试事件而产生读由总线错误存储器管理错误 30 FORCED 写用法错误提升而来的硬错误 29: VECTBL 取中断向量时出错

12 调试异常寄存器 12 由于调试原因引发的硬错误, 可以通过调试错误状态寄存器查找其诱因 1 清零位段名称类型含义 31:5 -- 可-- 4 EXTERNAL 读外部调试请求 3 VCATCH 写发生向量捕获 1 BKPT 执行 BKPT 指令 2 DWTTRAP 数据监测点匹配 0 HALTED NVIC 停机请求

13 错误异常发生时 13 上下文 (Stack Frame) 被入栈保存 R0~R3, R12, LR,PC,xPSR 上下文保存在哪个堆栈中? 由此时的 LR 决定 LR = EXC_RETURN LR.2 = 1, 保存在 Main Stack, 由 MSP 指向 LR.2 = 0, 保存在 Process Stack, 由 PSP 指向被打断的上下文的 stack frame 被入栈保存

14 记录发生异常时的现场数据 14 采集现场有助于分析出错原因可以通过仿真器查看, 也可以通过串行通信口打印方式获得, 如下面这段代码 HardFault_Handler: TST LR, #4 ITE EQ MRSEQ R0, MSP MRSNE R0, PSP B hard_fault_handler_c void hard_fault_handler_c (unsigned int * hardfault_args) { unsigned int stacked_r0; unsigned int stacked_r1; unsigned int stacked_r2; unsigned int stacked_r3; unsigned int stacked_r12; unsigned int stacked_lr; unsigned int stacked_pc; unsigned int stacked_psr; stacked_r0 = ((unsigned long) hardfault_args[0]); stacked_r1 = ((unsigned long) hardfault_args[1]); stacked_r2 = ((unsigned long) hardfault_args[2]); stacked_r3 = ((unsigned long) hardfault_args[3]); stacked_r12 = ((unsigned long) hardfault_args[4]); stacked_lr = ((unsigned long) hardfault_args[5]); stacked_pc = ((unsigned long) hardfault_args[6]); stacked_psr = ((unsigned long) hardfault_args[7]);

15 异常处理程序样例 ( 续 ) 15 printf ("\n\n[hard fault handler - all numbers in hex]\n"); printf ("R0 = %x\n", stacked_r0); printf ("R1 = %x\n", stacked_r1); printf ("R2 = %x\n", stacked_r2); printf ("R3 = %x\n", stacked_r3); printf ("R12 = %x\n", stacked_r12); printf ("LR [R14] = %x subroutine call return address\n", stacked_lr); printf ("PC [R15] = %x program counter\n", stacked_pc); printf ("PSR = %x\n", stacked_psr); printf ("BFAR = %x\n", (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED38)))); printf ("CFSR = %x\n", (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED28)))); printf ("HFSR = %x\n", (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED2C)))); printf ("DFSR = %x\n", (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED30)))); printf ("AFSR = %x\n", (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED3C)))); } printf ("SCB_SHCSR = %x\n", SCB->SHCSR); while (1);

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<4D F736F F D20B5DAC8FDCBC4D5C2D7F7D2B5B4F0B0B82E646F63> 第三章 Q3 1 1. 省略了 I/O 操作的复杂逻辑, 易实现, 耗费低 ; 2. 可以利用丰富的内存寻址模式实现灵活的 I/O 操作 Q3 2 假设存储单元 ds1 处寄存器地址为 0x2000, 代码如下 #define ds1 0x2000 while ( *ds1 == 0 ) ; Q3 3 假设设备 (dev1) 中有两个寄存器 ds1 和 dd1,dev1 的地址为 0x1000,ds1