ARM Cortex-M系列MCU中HardFault錯誤定位的方法

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之前有一段時間被這個問題困擾了很久，下面針對這個問題做個小總結。

現(xiàn)象還原：在debug模式下進行仿真調(diào)試，全速運行再停止運行，程序會跑到 HardFault_Handler函數(shù)中，產(chǎn)生 HardFault，即硬錯。其產(chǎn)生的原因大概有如下幾類：

(1)數(shù)組越界操作；

(2)內(nèi)存溢出，訪問越界；

(3)堆棧溢出，程序跑飛；

(4)中斷處理錯誤；

針對HardFault問題的定位，網(wǎng)上有幾種方法，大概都是圍繞著：在debug模式下，查看一些地址，分析寄存器、函數(shù)調(diào)用棧等，這是很讓人頭疼的事情。

這里分享一種簡單的、直觀的HardFault錯誤定位的方法，使用開源庫：CmBacktrace 。這個庫之前已經(jīng)有介紹過了，這篇筆記我們來實踐一下。

CmBacktrace簡介

CmBacktrace （Cortex Microcontroller Backtrace）是一款針對 ARM Cortex-M 系列 MCU 的錯誤代碼自動追蹤、定位，錯誤原因自動分析的開源庫。主要特性如下：

• 支持的錯誤包括：
  • 斷言（assert）
  • 故障（Hard Fault, Memory Management Fault, Bus Fault, Usage Fault, Debug Fault）
• 故障原因 自動診斷 ：可在故障發(fā)生時，自動分析出故障的原因，定位發(fā)生故障的代碼位置，而無需再手動分析繁雜的故障寄存器；
• 適配 Cortex-M0/M3/M4/M7 MCU；
• 支持 IAR、KEIL、GCC 編譯器；

移植及使用（keil）

CmBacktrace 源碼地址：

https://github.com/armink/CmBacktrace

把cm_backtrace文件夾復制到我們的工程目錄下，并添加至keil工程中，并添加頭文件、勾選C99模式：

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此時，編譯會產(chǎn)生幾個錯誤：

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那是因為有些預處理宏沒有找到，打開、修改cmb_cfg.h文件的內(nèi)容。cmb_cfg.h文件默認內(nèi)容為：

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我們修改后的cmb_cfg.h內(nèi)容變?yōu)椋?/p>

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這時候編譯還會有一個錯誤，cmb_fault.c與stm32f10x_it.c中的HardFault_Handler函數(shù)重定義：

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需要把stm32f10x_it.c中的HardFault_Handler函數(shù)屏蔽掉：

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這時候就可以編譯通過了。下面我們來看看這個庫的效果。

我們編寫如下測試函數(shù)：

左右滑動查看全部代碼>>>

void fault_test_entry(fault_test_case_E _test_case)
{
  switch (_test_case)
  {
    case FAULT_TEST_BY_DIV0:
      fault_test_by_div0();
    break;

    case FAULT_TEST_BY_UNALIGN:
      fault_test_by_unalign();
    break;

    default:
      printf("test case error!
");
    break;
  }
}

static void fault_test_by_div0(void) 
{
    volatile int * SCB_CCR = (volatile int *) 0xE000ED14; // SCB->CCR
    int x, y, z;

    *SCB_CCR |= (1 << 4); /* bit4: DIV_0_TRP. */

    x = 10;
    y = 0;
    z = x / y;
    printf("z:%d
", z);
}

然后在主函數(shù)中調(diào)用測試函數(shù)：

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下載運行程序：

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可以看到，列出的信息很詳細，包括出錯原因。按照它的提示，我們運行命令：

左右滑動查看全部代碼>>>

addr2line -e stm32f10x_demo.axf -a -f 0800162a 080016b7 08001719

運行這個命令需要用到addr2line.exe工具，這個工具在CmBacktrace源碼目錄下的tools文件夾中：

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有32bit和64bit兩個版本，根據(jù)我們的環(huán)境選擇，并拷貝到我們的keil工程目錄下可執(zhí)行文件.axf所在的文件夾中：

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在這個文件中進入到cmd窗口，方法：按下Shift鍵的同時點擊鼠標右鍵：

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運行上面那條命令：

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可以看到addr2line.exe工具給我們定位出了錯誤相關的代碼行號，我們看看對應行的代碼是什么：

可見，對應的行號正是出錯的地方。

可以看到，使用這個CmBacktrace 庫能幫助我們有效、快速地定位到HardFault之類的錯誤。addr2line命令后面跟著幾個地址就是錯誤相關的地址，這幾個地址可以牽扯的內(nèi)容很深。如果我們不使用CmBacktrace 庫，我們可能就得自己去分析這些偏底層的內(nèi)容了，相關知識可閱讀：《Cortex-M3/M4權威指南》。

以上就是本次的筆記分享，如有錯誤歡迎指出！謝謝