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HardFault_Handler异常

作者：互联网

Cortex-M3 双堆栈指针（MSP&PSP）

双堆栈指针在OS中的应用

典型的OS环境中，MSP和PSP的用法如下：
MSP用于OS内核和异常处理。
PSP用于应用任务。
在这里插入图片描述
M3有两种mode：分别是handler mode和thread mode。有两种权限，分别是特权级和用户级。
那么经过组合后理论上有四种状态。

状态使用条件
特权级 handler mode异常/中断
用户级 handler mode无
特权级 thread mode应用
用户级 thread mode应用

特权级下用MSP，用户级用PSP。
特权级下权限很大，用户级下会有限制。

裸机下，一般不需要区分。MSP就足够用了，因为单线程的程序没必要用2个堆栈，但值得注意的一点就是，单片机进入中断时必定是用MSP，即使你当前使用的是PSP，在进入中断时单片机也会调整过来使用MSP，中断返回时再恢复，
应用在操作系统中，MSP给内核，PSP给用户。

双堆栈指针的初始化

系统复位时从0x00000000处读出MSP的初始值。
在OS初始化时，对PSP进行初始化。
在这里插入图片描述

PSP指针在不同任务间切换

用任务A的SP执行入栈操作，并保存任务A的SP。
设置PSP指向任务B的栈空间，用任务B的SP执行出栈，随后开始执行任务B。
在这里插入图片描述

HardFault_Handler异常

STM32出现硬件错误可能有以下原因：

    (1)数组越界操作；
    (2)内存溢出，访问越界；
    (3)堆栈溢出，程序跑飞；
    (4)中断处理错误；

1、异常发生时，内核将R0~R3、R12、Return address、PSR、LR寄存器依次入栈，其中Return address即为发生异常前PC将要执行的下一条指令地址，因此在堆栈中反数第三个字即为出错位置。发生异常之后可首先查看LR寄存器中的值，确定当前使用堆栈为MSP或PSP，然后找到相应堆栈的指针，并在内存中查看相应堆栈里的内容。

2、默认的HardFault_Handler处理方法是B .将它改成BX LR直接返回的形式。然后在这条语句打个断点，一旦在断点中停下来，说明出错了，然后再返回，就可以返回到出错的位置的下一条语句那儿。
这个有时候可能需要在反汇编模式下调试，因为可以是程序跑飞一会儿才出现HardFault_Handler。

3、还是将中断函数修改，打印中断时的一些信息：
HardFault_Hander()定义如下：

void HardFault_Handler(void)
{
  uint32_t r_sp ;

  r_sp = __get_PSP(); //获取SP的值
  PERROR(ERROR,Memory Access Error!);
  Panic(r_sp);
 
  while (1);
}

发生异常之后可首先查看LR寄存器中的值，确定当前使用堆栈为MSP或PSP，然后找到相应堆栈的指针，并在内存中查看相应堆栈里的内容。
在这里插入图片描述

如果LR寄存器中的值是0xFFFFFFF9

应该去看MSP的地址，找到该地址的地址然后如下图所示打开内存，输入上面找到的寄存器地址，右键选择以long型查看地址如下所示：
然后查看这个地址向下数六个long地址，为什么是6个long地址呢，因为由于异常发生时，内核将R0~R3、R12、Returnaddress、PSR、LR寄存器依次入栈，其中Return address即为发生异常前PC将要执行的下一条指令地址；大概是0x08xxxxxx这样开始的即为出错的代码位置，然后可以反汇编查看，如下图所示：

如果LR寄存器中的值是0xFFFFFFFD

[1] 在复杂的情况下，即使定位了异常发生位置也很难容易的改正错误，要学会使用Watch窗口对发生错误的指针变量进行跟踪；

[2]在问题不明晰的情况下，尝试分析反汇编代码，就自己遇到的，部分情况下的异常发生在BL等跳转指令处，BL跳转到了不合法的内存地址产生异常

如果还找不到问题，注释部分函数，一个函数一个函数排查了，看看是哪个函数导致的，然后在锁定问题原因。

实际操作

标签：HardFault,MSP,Handler,mode,寄存器,堆栈,PSP,异常,指针
来源： https://blog.csdn.net/m0_37187962/article/details/123021033