問題描述
某STM32用戶反饋,當使用STM32L4芯片的時候,程序運行一段時間后,會忽然復(fù)位。復(fù)位后程序繼續(xù)運行,但是還會繼續(xù)復(fù)位,原因不詳。
問題解析
初步確定復(fù)位的原因,是硬件復(fù)位,如外部NRST被拉低,還是軟件復(fù)位,包括軟件直接調(diào)用復(fù)位,或者看門狗復(fù)位,還是低功耗模式如standby模式被喚醒時產(chǎn)生中斷。
查看復(fù)位狀態(tài)寄存器了解復(fù)位大方向,然后做進一步得拆解分析。
目前客戶項目的復(fù)位原因是因為看門狗復(fù)位,即客戶使用了IWDG,但由于某種原因沒有及時喂狗,導(dǎo)致IWDG超時復(fù)位。初步懷疑由于客戶軟件的問題,程序跑飛,進入異常處理。
因為客戶的異常處理函數(shù)中并沒有做任何動作,導(dǎo)致獨立看門狗IWDG復(fù)位?;诖?,我們先關(guān)閉IWDG,然后在所有的異常處理中,先加入死循環(huán)并打上斷點,對異常原因進行捕捉。
正如我們所猜測,的確是由于程序跑飛導(dǎo)致。程序停在了voidHardFault_Handler(void) 。
通過查看SP以及回溯棧里面的內(nèi)容,找到了對應(yīng)的LR,具體方法如下:
當中斷產(chǎn)生時,按照上圖所示的順序進行壓棧,同時棧指針SP--,即: R0, R1, R2, R3, R12, LR, PC, xPSR。
如上圖所示,當產(chǎn)生異常時,如果call stack窗口顯示不出來的話,只能根據(jù)core的寄存器手動回溯棧,以找到出錯時的指針。根據(jù)ARM core的說明,SP+6,即紅框的部分,為中斷處理后LR和PC,據(jù)此可以追溯函數(shù)異常時的位置。
根據(jù)出錯時的PC和LR,發(fā)現(xiàn)是浮點運算的函數(shù),初步判斷是因為浮點運算導(dǎo)致,比如沒有對齊導(dǎo)致的Hardfault,但實際檢查發(fā)現(xiàn),并不是浮點運算的問題。
問題一時陷入了僵局。但有一點是確定的,是因為棧的區(qū)域被異常覆蓋或者改寫導(dǎo)致產(chǎn)生hardfault。
由于問題可以穩(wěn)定復(fù)現(xiàn),采取逐個排除法最終發(fā)現(xiàn)了問題的所在:
當把一個局部數(shù)組變量改為全局數(shù)組時,問題消失!
由于局部數(shù)組變量是保存在棧當中,所以懷疑是對這個局部數(shù)組變量使用不當導(dǎo)致了棧被覆蓋或者改寫。
追查這個局部變量數(shù)組:
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),這個原先是8bit的局部變量的數(shù)組,在最后被強制轉(zhuǎn)換成了uint32_t*類型的指針,由于是指針,在對其進行++或--操作時,都是按照4字節(jié)寬帶操作的,這就相當于擴大了4倍,覆蓋了后面的棧的內(nèi)容,導(dǎo)致了程序跑飛。
小結(jié)當芯片異常復(fù)位或者進入異常處理 (如Hard fault, Mem Manage, Bus fault等)時,首先考慮的是,如何快速的復(fù)現(xiàn)這個問題,當問題被穩(wěn)定復(fù)現(xiàn)的時候,可以通過調(diào)試工具在異常處理的地方打上斷點停留,這樣就可以獲取到棧指針SP,通過SP去看棧里面的內(nèi)容去回溯棧。當然,如果棧的內(nèi)容被無端改寫時,棧里面的內(nèi)容,如保存的LR就沒有太大的參考意義。不過,可以通過觀察棧里面的內(nèi)容,去估測是哪個模塊或者函數(shù)異常修改了棧的內(nèi)容,進而定位最終的問題源。
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