淺析基于STM32的除以0運(yùn)算話(huà)題

有人使用STM32G4系列芯片開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。他發(fā)現(xiàn)程序中如果遇到除以0的操作時(shí)，會(huì)跑進(jìn)出錯(cuò)異常中斷而影響程序運(yùn)行。他想知道能否通過(guò)設(shè)置，即使發(fā)生除以0操作也不讓程序跑進(jìn)異常中斷，并期望此時(shí)的除法運(yùn)行結(jié)果【也就是商】直接等于當(dāng)前變量類(lèi)型所支持的最大值，比如，若被除數(shù)為16位變量，則經(jīng)過(guò)該除以零操作后直接為其賦值為0xffff?！緦?shí)際應(yīng)用中客戶(hù)的需求往往也是五彩斑斕的。^_^】

事實(shí)上是否可以如該STM32用戶(hù)所愿呢？我們不妨一起看看。

首先，這個(gè)問(wèn)題不屬于STM32外設(shè)相關(guān)的，而是內(nèi)核相關(guān)的?？蛻?hù)選用的是Cortex M4的內(nèi)核STM32芯片，那我們就從M4內(nèi)核手冊(cè)中尋找相關(guān)內(nèi)容。

我們通過(guò)查看ARM M4的內(nèi)核手冊(cè)，可以看到除以0操作會(huì)導(dǎo)致用法異常［UsageFault］，同時(shí)它又說(shuō)了，該操作和非對(duì)齊訪(fǎng)問(wèn)操作是否觸發(fā)異常是可以配置的。詳見(jiàn)下方綠色方框內(nèi)文字。

那么對(duì)該用法異常的監(jiān)測(cè)控制是通過(guò)哪個(gè)寄存器進(jìn)行配置的呢？經(jīng)瀏覽手冊(cè)得知它是通過(guò)配置控制寄存器［SCB-》CCR］進(jìn)行配置的。

根據(jù)上面描述可知，當(dāng)CCR寄存器的DIV_0_TRP位被配置0時(shí)，即使發(fā)生除以0操作也不會(huì)觸發(fā)異常，只有當(dāng)該位被置1前提下，當(dāng)發(fā)生除以0操作時(shí)才觸發(fā)異常事件并產(chǎn)生相應(yīng)中斷。

下面我們具體驗(yàn)證下。我找了塊M4內(nèi)核的STM32芯片的開(kāi)發(fā)板。我們先使用ARM MDK來(lái)驗(yàn)證。

測(cè)試代碼很簡(jiǎn)單，就是下面截圖中的幾行，簡(jiǎn)單的閃燈操作，里面夾了一句除法操作。SCB-》CCR被賦值0x00000210即置位了DIV_0_TRP，當(dāng)被賦值0x00000200時(shí)對(duì)其進(jìn)行清零。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)我們置位上面CCR寄存器的DIV_0_TRP位，在發(fā)生除以0操作時(shí)就會(huì)進(jìn)入HardFault中斷，同時(shí)被除數(shù)的結(jié)果【Result】即商變?yōu)?.

而當(dāng)我們對(duì)DIV_0_TRP位清零，即SCB-》CCR被賦值0x00000200時(shí)發(fā)生除以0操作不會(huì)觸發(fā)Hardfault中斷，但被除數(shù)除以0后其結(jié)果依然保持為0。整個(gè)程序運(yùn)行起來(lái)感覺(jué)不到任何阻滯。

上面是基于ARM MDK環(huán)境測(cè)試的，我們換為IAR IDE測(cè)試看看。

我們依然先驗(yàn)證CCR寄存器的DIV_0_TRP位被置1的情況。經(jīng)測(cè)試，結(jié)果跟ARM MDK環(huán)境下的測(cè)試結(jié)果完全一致。

當(dāng)我們對(duì)CCR寄存器的DIV_0_TRP位清零時(shí)，測(cè)試結(jié)果也跟ARM MDK環(huán)境下的一致。

顯然，結(jié)合Cortex M4內(nèi)核手冊(cè)的描述和實(shí)際驗(yàn)證，當(dāng)發(fā)生除以0操作時(shí)是否觸發(fā)異常事件是可以配置的，至于發(fā)生除以0操作后的商，它始終是0，這個(gè)結(jié)果其實(shí)在上面截圖有明確提及，這里再單獨(dú)截圖出來(lái)。

不過(guò)，這個(gè)結(jié)果跟開(kāi)篇客戶(hù)所期望的不一致，這是由硬件決定的，不同的硬件在這個(gè)地方處理不盡相同。其實(shí)，其它Cortex M內(nèi)核芯片這個(gè)地方約定是一樣的。

聊到這里，或許有人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題。從手冊(cè)上看，這個(gè)除以0操作觸發(fā)的應(yīng)該是用法異?！綰sageFault】，而我們?cè)趯?shí)際測(cè)試時(shí)進(jìn)入的中斷卻是HardFault異常，這兩個(gè)異常并不一樣??？

這是怎么回事呢？在此拋磚引玉吧，有興趣的話(huà)不妨查找相關(guān)資料繼續(xù)尋找相關(guān)答案。

【注：上面部分截圖來(lái)自于Cortex-M4的各種手冊(cè)，有需要可以到arm網(wǎng)站自行搜索下載】

編輯：jq