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【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.4 -- 如何使能 usagefault | memmange fault | bus fault 中断】


请阅读【嵌入式开发学习必备专栏 之 ARM Cortex-Mx专栏】


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    • 背景
    • 异常使能配置

背景

由于文章【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.2 – HardFault 问题定位 1】 中提到了HardFault 的发生是由于其它异常所升级导致的,所以就需要调查下如何是能其它异常中断。

异常使能配置

在 ARM Cortex-M33 核心上启用 UsageFaultMemManageFaultBusFault 异常的方法是通过设置系统控制块 (System Control Block, SCB) 中的配置寄存器。以下是如何启用这些异常中断的步骤:

  1. 设置 SCB 中的 SHCSR (System Handler Control and State Register): - SCB->SHCSR 寄存器包含控制系统处理程序(如 UsageFaultMemManageBusFault)的使能位。
  2. 配置对应的使能位: - 通过设置 SCB->SHCSR 中的以下位来使能对应的异常:
  • SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk:使能 MemManage 异常。
  • SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk:使能 BusFault 异常。
  • SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk:使能 UsageFault 异常。

以下是相应的代码示例:

#include "core_cm33.h" // 包含 CMSIS 核心寄存器定义和功能 
void EnableFaults(void) 
{ // 使能 MemManage 异常 SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk; // 使能 BusFault 异常 SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk; // 使能 UsageFault 异常 SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk; 
} 

当你运行上面的代码后,MemManageFaultBusFaultUsageFault 异常将被使能,并且在相应的故障条件发生时,处理器将进入对应的异常处理程序。

还有一点需注意的是,在默认情况下,Cortex-M 处理器的 MemManageBusFault 异常是使能的,但 UsageFault 异常可能默认是禁用的。因此,如果你希望捕获所有可能的异常状况,不要忘记使能 UsageFault 异常。

启用这些异常后,你还需要实现相应的异常处理函数(例如 MemManage_HandlerBusFault_HandlerUsageFault_Handler),以便在异常发生时执行适当的错误处理或恢复操作。

如果使用的是 RT-Thread 或其他类似的实时操作系统,通常这些异常处理函数已经由操作系统提供,或者你可以在操作系统框架内自定义它们。

【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.2 – HardFault 问题定位 1】 中提到了提到了通过 CFSR 寄存器可以看到UFSR 位域 INVPC 置位了,所以接下来又需要调查下,这个是个什么东东?

UFSR 位域 INVPC 中的 “Invalid PC flag. Sticky flag indicating whether an integrity check error has occurred.

在 ARM Cortex-M33 微控制器系列中,UFSR(UsageFault Status Register)是一个寄存器,其中包含了使用错误(UsageFault)的状态信息。UFSR的位域 INVPC(Invalid PC Load UsageFault)是 UFSR 寄存器的一个特定标志位,用于捕获程序计数器 (PC) 载入时的完整性检查错误。

INVPC 标志被设置时,它表示处理器试图执行一个无效或损坏的指令。这通常是因为 PC 包含了一个非法的地址,这可能发生在以下情况:

  • PC 被加载了一个未能正确对齐的地址。在 Cortex-M33 架构中,所有指令必须是 2 字节或 4 字节对齐的。如果 PC 的值不是 2 字节或 4 字节对齐的,会触发 INVPC 错误。

  • PC 被加载了一个不能作为指令执行的地址。例如,如果 PC 被设置为指向一个数据区域或者一个禁止执行的内存区域,将无法执行有效指令,从而导致完整性错误。

INVPC 是一个粘滞(sticky)标志,这意味着一旦设置,它将保持被设置的状态,直到软件明确清除它。这允许在调试期间或通过故障处理例程来检测到这类问题的发生。

如果在 Cortex-M33 微控制器上触发了一个 UsageFault,并且 INVPC 标志被设置,需要检查以下几点来确定问题的原因,并采取相应的解决措施:

  • 检查程序计数器的当前值,查看它是否指向了一个有效的指令地址。
  • 确认最近执行的指令和代码路径,检查有无可能导致 PC 被错误加载的逻辑。
  • 审查你的代码,确保所有函数指针、中断向量和跳转地址都是有效且正确对齐的。
  • 使用调试器进行单步执行,以更精确地定位导致 PC 载入无效地址的具体指令。

由于 INVPC 错误通常是严重的程序错误,可能需要对系统进行全面的审查和测试,以确保代码的健壮性和稳定性。

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