8bit MCU程序跑飛原因分析

在MCU程序開(kāi)發(fā)調(diào)試過(guò)程中，總會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的程序bug。有一些bug是邏輯問(wèn)題，規(guī)格書理解問(wèn)題，筆誤問(wèn)題等，以上列出的這些問(wèn)題，通過(guò)斷點(diǎn)，單步等調(diào)試手段，很容易發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。但是有一些程序的bug就比較難通過(guò)常規(guī)手段定位出問(wèn)題的地點(diǎn)和原因，例如：芯片不定時(shí)跑飛和復(fù)位。

以下總結(jié)了芯片不定時(shí)跑飛和復(fù)位的5大原因

1、看門狗復(fù)位

原因：程序中使用了看門狗，但是沒(méi)有及時(shí)清看門狗，從而導(dǎo)致看門狗復(fù)位，使程序直接跳到復(fù)位位置。

解決方法：通過(guò)讀或?qū)?a href="http://wenjunhu.com/tags/rs/" target="_blank">RSTSTAT寄存器，在程序中清看門狗。

示例：

A.程序中寫RSTSTAT寄存器清看門狗。

2、中斷服務(wù)程序缺失

原因：程序中打開(kāi)了某個(gè)中斷，但是沒(méi)有相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，從而導(dǎo)致在中斷發(fā)生后，找不到中斷服務(wù)程序入口，從而導(dǎo)致程序跑飛。

解決方法：檢查程序中是否存在打開(kāi)了某個(gè)中斷，但是沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。

示例：

A.使能外部中斷0，并且屏蔽外部中斷0服務(wù)程序。

B.下降沿觸發(fā)外部中斷0后，程序跑到地址0x0003處(INT0向量地址為0x0003)，由于沒(méi)有中斷服務(wù)程序，該地址的指令被編譯器填充為初始化程序，因此導(dǎo)致程序跑飛。

3、 中斷服務(wù)程序沒(méi)有對(duì)bank壓棧和出棧

原因：主程序在操作bank1寄存器時(shí)，進(jìn)入中斷沒(méi)有對(duì)bank1壓棧，此時(shí)切換到bank0對(duì)寄存器操作，退出中斷后由于沒(méi)有保存bank1的狀態(tài)，導(dǎo)致主程序在bank0中對(duì)bank1的寄存器操作，誤改bank0寄存器的值，程序可能會(huì)運(yùn)行異常。

解決方法：進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，對(duì)bank進(jìn)行壓棧，退出中斷之前對(duì)bank進(jìn)行出棧，這樣無(wú)論主程序在操作bank0還是bank1，中斷里面都會(huì)保存進(jìn)中斷之前bank狀態(tài)，退出中斷后會(huì)還原bank狀態(tài)，這樣就不會(huì)因?yàn)榍袚Qbank導(dǎo)致寄存器的值被誤改。

示例：

A.在主循環(huán)操作bank1寄存器,定時(shí)器Timer3中斷里面不進(jìn)行壓棧和出棧操作，直接操作bank0寄存器。

B.退出中斷后此時(shí)程序狀態(tài)為bank0，下一步返回主程序，本來(lái)應(yīng)該改變的是P5_0的值，由于沒(méi)有切換到bank1，所以在bank0中將相同地址的寄存器P0_0的值誤改，同時(shí)導(dǎo)致P5_0的值修改無(wú)效。

4、數(shù)組越界

原因：程序中定義的數(shù)組元素的個(gè)數(shù)小于程序中實(shí)際使用的數(shù)組元素的個(gè)數(shù)，數(shù)組使用循環(huán)函數(shù)時(shí)，如果循環(huán)變量沒(méi)控制好則會(huì)出現(xiàn)數(shù)組越界，意外修改其他變量值可能會(huì)導(dǎo)致程序異常。
解決方法：檢查函數(shù)中調(diào)用的數(shù)組是否存在越界的情況。

示例：

A.定義SendBuffer和RecBuffer兩個(gè)數(shù)組變量，數(shù)組長(zhǎng)度為5，初值均為0。

B.主程序中對(duì)數(shù)組SendBuffer[0]~ SendBuffer[4]賦值，此時(shí)SendBuffer[5]和SendBuffer[6]也被意外賦值，從watch窗口可以看出，這兩個(gè)值改變了原來(lái)RecBuffer[0]和RecBuffer[1]的值，可能會(huì)造成程序異常。

5、堆棧溢出

原因：函數(shù)嵌套太深或者局部變量太多導(dǎo)致超出堆?？臻g，正常數(shù)據(jù)被改寫。

解決方法：盡量減少函數(shù)調(diào)用層級(jí)，局部變量不要使用太多，尤其是局部大數(shù)組，從而減少壓棧的時(shí)候所需的空間。
示例：

A.定義4個(gè)全局變量和1個(gè)局部變量數(shù)組，總共占用RAM空間為249個(gè)字節(jié)

B.計(jì)算程序中所需的堆棧大小，主程序中調(diào)用Delay()函數(shù)，占用2個(gè)字節(jié),中斷服務(wù)函數(shù)占用16個(gè)字節(jié)，中斷嵌套調(diào)用leddisplay()函數(shù)，占用2個(gè)字節(jié)，總共需要20個(gè)字節(jié)堆棧空間，由A可知，系統(tǒng)只剩下6個(gè)字節(jié)堆?？臻g，所以程序運(yùn)行后，堆棧一定會(huì)溢出。

C.運(yùn)行程序，正?，F(xiàn)象為P40端口一直翻轉(zhuǎn)，TestData變量值始終為0，觸發(fā)外部中斷0，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，可以看到SP堆棧指針已經(jīng)溢出，同時(shí)將R7寄存器的值壓棧到0x08的地址上，通過(guò).m51文件可以查到0x08正好是TestData變量地址，所以TestData的值被誤改為0x01，導(dǎo)致主程序中條件判斷出錯(cuò)，程序異常。

在調(diào)試MCU程序過(guò)程中，由于程序書寫的不規(guī)范產(chǎn)生程序漏洞，跑飛現(xiàn)象比較常見(jiàn)，如果我們提前了解程序可能跑飛的原因，對(duì)于快速定位問(wèn)題有很大幫助，從而提高分析和解決問(wèn)題的效率，減少產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，加速產(chǎn)品的上市時(shí)間。

來(lái)源：中穎電子
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審核編輯 黃宇