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單片機(jī)Fault故障常見應(yīng)對(duì)辦法

時(shí)間：2021-10-29 15:05:50
關(guān)鍵字： Fault    單片機(jī)   
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[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容作者|strongerHuang微信公眾號(hào)?|?嵌入式專欄我們平時(shí)的項(xiàng)目，可能會(huì)遇到死機(jī)的情況，通過(guò)在線調(diào)試，或者打印消息，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，怎么進(jìn)入了HardFault_Handler中斷呢？這種“硬故障”是我們常見的一種故障，導(dǎo)致硬故障的原因也有很多。...




我們平時(shí)的項(xiàng)目，可能會(huì)遇到死機(jī)的情況，通過(guò)在線調(diào)試，或者打印消息，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，怎么進(jìn)入了 HardFault_Handler 中斷呢？
這種“硬故障”是我們常見的一種故障，導(dǎo)致硬故障的原因也有很多。本文針對(duì) Cortex-M3 說(shuō)說(shuō) Fault 故障相關(guān)的內(nèi)容。
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1


Fault故障種類Fault故障的種類有很多，拿本文Cortex-M3來(lái)說(shuō)，主要有：


  • HardFault：硬故障


  • MemManage：存儲(chǔ)器管理故障


  • BusFault：總線故障


  • UsageFault：用法故障




比如，在stm32f10x_it.c源代碼中，有這樣的中斷入口：
void HardFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */ while (1) { }}
void MemManage_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Memory Manage exception occurs */ while (1) { }}
void BusFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Bus Fault exception occurs */ while (1) { }}
void UsageFault_Handler(void){ /* Go to infinite loop when Usage Fault exception occurs */ while (1) { }}
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2


Fault故障描述每一種Fault故障的產(chǎn)生，都肯定是有一定原因的，如果你代碼產(chǎn)生了Fault故障中斷，說(shuō)明代碼某些地方引起了Fault故障。




1.HardFault：硬故障


通過(guò)截圖的描述，你會(huì)發(fā)現(xiàn)硬故障是一種“不可編程”的故障，因?yàn)榇鎯?chǔ)器管理故障、總線故障、用法故障如果不能得到執(zhí)行，就為上訪為硬故障。





比如：比如在取向量時(shí)產(chǎn)生的總線故障也按會(huì)硬故障進(jìn)行處理。所以，你會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障，很多時(shí)候都是硬故障。



硬故障狀態(tài)寄存器描述：



通過(guò)狀態(tài)寄存器，你會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生硬故障的原因有以上幾種。
2.MemManage：存儲(chǔ)器管理故障存儲(chǔ)器管理故障通常與MPU（內(nèi)存保護(hù)單元）有關(guān)，之前給大家分享過(guò)MPU相關(guān)的文章《什么是Cortex-M內(nèi)核的MPU？》。
通常就是我們說(shuō)的“內(nèi)存越界”就會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)器管理故障，細(xì)說(shuō)引起該故障的誘因有：
  • 訪問(wèn)了 MPU 設(shè)置區(qū)域覆蓋范圍之外的地址


  • 往只讀 region 寫數(shù)據(jù)


  • 用戶級(jí)下訪問(wèn)了只允許在特權(quán)級(jí)下訪問(wèn)的地址



存儲(chǔ)器管理故障狀態(tài)寄存器：



通過(guò)狀態(tài)寄存器，你會(huì)發(fā)現(xiàn)引起該故障的一些原因。
3.BusFault：總線故障總線故障，顧名思義就是對(duì)“總線”操作出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致的故障。
比如：當(dāng) AHB 接口上正在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，如果回復(fù)了一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)(error response)，則會(huì)產(chǎn)生總線故障。
產(chǎn)生總線故障的場(chǎng)合：
  • 取指，通常被稱作“預(yù)取流產(chǎn)”


  • 數(shù)據(jù)讀/寫，通常被稱作“數(shù)據(jù)流產(chǎn)”



觸發(fā)總線故障的動(dòng)作：
  • 中斷處理起始階段的堆棧 PUSH 動(dòng)作。稱為“入棧錯(cuò)誤”


  • 中斷處理收尾階段的堆棧 POP 動(dòng)作。稱為“出棧錯(cuò)誤”





同樣，通過(guò)總線故障狀態(tài)寄存器了解產(chǎn)生的原因：



4.UsageFault：用法故障用法故障相對(duì)不常見，出現(xiàn)該故障通常是進(jìn)行了“未對(duì)齊訪問(wèn)操作”，其他導(dǎo)致該故障問(wèn)題很少見。
比如：執(zhí)行了未定義的指令、除數(shù)為0（編譯器都會(huì)避免）、無(wú)效的中斷返回等這些情況比較少見。
用法故障狀態(tài)寄存器：



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3


應(yīng)對(duì)故障不知道大家平時(shí)有沒(méi)有對(duì)這些進(jìn)行有效避免？




這里簡(jiǎn)單說(shuō)幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)故障的措施：


1.通過(guò)故障狀態(tài)寄存器的值來(lái)判定程序錯(cuò)誤


在故障中斷函數(shù)中，讀取故障的狀態(tài)（上面描述了狀態(tài)寄存器），比如硬故障：


void HardFault_Handler(void){ //讀取狀態(tài)寄存器，打印狀態(tài)寄存器，判斷什么原因引起故障 printf("狀態(tài)x信息"); while (1) { }}


如果不想系統(tǒng)處于死機(jī)狀態(tài)，可以在中斷里面做軟復(fù)位。



2.提前對(duì)代碼進(jìn)行分析、預(yù)判


比如：通過(guò)代碼靜態(tài)分析工具，對(duì)代碼進(jìn)行分析、查找bug。




前不久才分享過(guò)一篇文章：推薦幾個(gè)代碼靜態(tài)分析工具



3.其他診斷方法


之前給大家分享過(guò)一篇文章《針對(duì)Cortex-M調(diào)試診斷 HardFault 的錯(cuò)誤追蹤庫(kù)》可以有效診斷本文說(shuō)的這種“硬故障”。
先寫到這里，還有更多更好的方法，歡迎大家留言補(bǔ)充。
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