单片机hardfault问题分析！

嵌入式大杂烩 2022-02-25 21:30

【应用手册】TI 全新MCU及C29内核的能源设施应用方案 【TI资料】基于新型C29内核的MCU技术资料

来源：公众号【鱼鹰谈单片机】

作者：鱼鹰Osprey

ID ：emOsprey

快一个月没有更新了，回家之前给自己安排了很多任务，然后回到家之后电脑就没有打开过，啥也没干，不知道有多少人回家后的状态和鱼鹰是一样的~~

回来之后，准备搞个脚本，自动读取芯片 ID、修改头文件 ID、自动编译、下载。

折腾了一晚上，读取 ID 是搞定了，但是发现有个板子读取 ID 后下载进去发现直接 hardfault 了，可自己年前的时候明明代码没动、板子没动，年前都是没问题的啊。

想不通，反正还有其他板子，直接换一块，下载进去，完全运行正常。因为太晚了，就暂时不管它。

第二天晚上，还是没想明白，本想不管的，想想反正没事情，不如深入研究一下，万一下次遇到这种问题，那不是很快就能定位了嘛。

第一步，打开错误窗口（怎么打开的，自己看往期系列文章吧）：

可以看出，总线错误，IMPRECISERR 、STKERR 置位（下面的是 BKPT 是人为给出， FORCED 是因为本来是总线错误，但因为没有开启该中断，直接上访成了 Hardfault，所以真正来说，这次异常应该由总线异常中断处理的）。

突然想起年前好像也发生类似的事情，因为当时程序能正常运行，换板子后不能运行，立马就想到了是芯片差异导致，改了代码就好了；而现在时间过去太久，把这事情忘记了，就闹了这一出（当时解决问题太快，也没深入研究，就没有多少印象了）。

其实这种事情很多工程师估计都遇到过，本来一个程序需要内存 RAM 40 K，在一块板子运行的好好的，换一块就不行，然后发现芯片实际只有 20K。

一般建工程选芯片型号的时候，就会规定好 ROM、RAM大小，只要能正常编译通过，问题都不大，但万一搞错了，就可能遇到鱼鹰的情况了。

工程选择 STM32F103RET6，实际芯片 STM32F103RCT6，内存一个 64 K,一个 48K，偏偏我这个工程内存用量接近满了（如果 RAM 在 48 K 以内即使下载了也是没有问题的），程序也能正常下载，但运行之后立刻 Hardfault 伺候。

很多人遇到这个错误，束手无策，实际上掌握方法，并不是很难的事情。今天鱼鹰教大家一步步排查定位这个错误，大家遇到了其他错误，也可以按鱼鹰的思路解决。

首先，《权威指南》肯定要有，然后就是在线调试了。

从前面的错误信息可以了解到这是一个总线错误，但是我们看到地址这一栏，发现并不像有效地址（是否有效可以看 BFARVALID 是否置位），所以先不管它：

就看那两个打钩的位置啥意思了。看看《Cortex-M3 权威指南》咋说的：

了解这些就差不多了。

此时，我们就要通过在线调试的方式定位错误代码的位置了，毕竟上面的内容只是给我们一个排查方向，但具体怎么解决还看代码情况。

通过单步运行（代码量大的话，可以用二分法排查），并且追踪到汇编级别的代码发现，在即将运行下面代码时 LDR,[pc, #76]，直接跳转到了 Hardfault：

PUSH {r4,lr}   // 执行完成LDR,[pc, #76]  // 未执行

执行 PUSH {r4,lr} 前，未报错（黄色光标位置代表即将执行但未执行的代码）：

执行后报错，但是还没有运行到 hard fault (单步调试，芯片可能还没反应过来 -_-)：

当想单步执行 LDR,[pc, #76] 时，直接进入了 Hardfault 中断：

这样问题就很明确了，PUSH {r4,lr} 执行有问题，这个和前面从权威指南中得到的信息是一致的。

那么为什么压栈操作会导致问题？

此时我们可以看左边的寄存器，压栈前 0x2000F338 ，压栈后 0x2000F330。

如果对这个数据不敏感，可能不知道这个值超出了 48 K （49152，0xC000）范围，没那么快定位。

没关系，我们可以继续看右边鱼鹰给出的内存窗口，压榨后 0x2000F330 和 0x2000F334 的值应该和 R4、LR 值一一对应，实际上并没有（先减 4，再赋值，图片打开后很清晰，认真分析）。

于是很容易可以得出压栈失败的结论，进而得出内存访问问题，从而发现芯片型号不对导致。

后面鱼鹰又查了英文版《Cortex M3与M4权威指南.pdf》，更详细了一些：

IMPRECISERR bit 解释了：访问无效内存空间。

如此一来，hardfault 问题就顺利解决了 ^_^ ^_^

工作时间久了，这种问题很容易遇到，那么我们的代码是否能自动根据某个寄存器来识别芯片型号，从而确定大小，继而拒绝运行呢？

鱼鹰发现在用 MDK 更新 ST-LINK 固件的时候，它居然知道我芯片型号的准确容量大小（RAM 不行），从而拒绝下载，ST-LINK Utility 也是，就不知道它是通过读取哪个寄存器得到这些信息的了，有知道的道友不如留言分享一下。

另外上面提到的两本手册如果没有，可以公众号后台回复：“权威指南” 自行领取。也可以自己人为制造该错误，自行分析、研究、学习。

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