Cortex-M3开发经验(二)：确定发生HardFault的地方

Cortex-M3开发经验(二)：确定发生HardFault的地方

我们在调试时，最害怕就是出现HardFault错误了。因为我们不知道是从哪个地方跳到这里的？单步调试起来太过于麻烦，特别在代码量大的时候，更是费时间。

那么有没有一种方法，可以快速定位到发生HardFault错误的代码位置（函数）呢？

Cortex-M3中断/异常的响应过程

我们知道，HardFault实质上是一个中断，中断的过程如下图：

FUNC1->IRQ_Handler:发生中断
Note right of IRQ_Handler:中断处理函数
IRQ_Handler->FUNC1:中断返回

在这里我就有一个疑问了：既然FUNC1和IRQ_Handler之间不存在调用关系，那IRQ_Handler运行完之后怎么返回到FUNC1中去的呢？

中断/异常响应原理：当Cortex-M3响应一个中断时，会在它体内奔涌起三股暗流：

1.入栈：吧8个寄存器（R0～R3,R12,LR,PC,xPSR）的值压入栈中;

2.取向量：从向量表中找出对应的中断服务程序入口地址（函数指针的原理）;

3.更新PC指针，堆栈指针SP，连接寄存器LR的值。

摘自《ARM Cortex M3权威指南》

明白原理后，就好办了。那么我们在HardFault函数中打一個断点，在他刚进入中断时，内核寄存器的值，就是保存发生中断那一刻的值。我们就可以通过这些值，得到发送错误的位置。

下图是出现错误时状态：

我们关注SP寄存器的值：0x2000FFAC，我们再查看SP地址附近所对应的值。

address	value
0x2000FFAC	0x2000FFD0
0x2000FFB0	0x0000000D
0x2000FFB4	0x00000000
0x2000FFB8	0x00000000
0x2000FFBC	0x0001F204
0x2000FFC0	0xA5A5A5A5
0x2000FFC4	0x0001F239
0x2000FFC8	0x0001F204
0x2000FFCC	0x00000000
0x2000FFD0	0x8000000C

我们需要的是PC和LR的值，因为这两个寄存器代表的是：PC代表当前执行位置，LR代表返回地址。

从栈空间我们可以得知：PC的值为0x0001F204, LR的值为0x1F239。

怎么找的？

很简单，我们知道进入中断处理函数后，内核依次将xPSR，PC，LR，R12，R3，R2，R1，R0的顺序入栈。（至于为什么是这个顺序，请看Cortex-M3权威指南）。然后我们需要知道栈的操作方式（满减，空减，满增，空增），而Cortex-M3属于满减栈，就是堆栈指针指向最后一个被压入堆栈的32位数值；PUSH压栈时，SP先自减4，再存入新值，POP出栈时相反，先从SP指针处读出上次被压入堆栈的值，SP再自增4。

所以我们要从0x2000FFD0开始看起，PC跟LR是第二跟第三入栈的。所以就是0x2000FFC8和0x2000FFC4对应的值。

发生HardFault时，PC正在执行0x1F204地址的指令，LR是准备返回的地址0x1F239。

怎么看这两个地址所在的函数？

有两个方法：

1.看编译器生成的map文件。

2.使用编译工具链的addr2line，如下：

arm-none-eabi-addr2line 1f204 -f -e xxxx.elf	（烧录文件）
>fp_test	（函数名）
>..../main.c:129	（对应文件及行号）

arm-none-eabi-addr2line 1f239 -f -e xxxx.elf
>test
>..../main.c:142