Cortex-M3開發經驗(三)：在HardFault中列印棧資訊

BakuBoy發表於2019-06-14

Cortex-M3開發經驗(三)：在HardFault中列印棧資訊

在《Cortex-M3開發經驗(二)：確認發生HardFault的地方》中，我們提到如何查詢出錯地方。但是這有一個問題，就是必須連結偵錯程式。那麼在某些情況下，我們無法連線偵錯程式，那麼就無法讀取到棧資訊了嗎？我們可以在進入HardFault時，獲取棧指標，然後通過串列埠的方式列印出來嗎？

說幹就幹，有好的想法，也必須有實際的行動驗證自己的想法。

如何獲取棧指標？

卡住我們的第一個問題就是如何獲取棧指標了。就是如何獲取SP，MSP(主堆疊指標)，PSP(程式堆疊指標)的值了。

在《Cortex-M3權威指南》中，有這麼一段話：CM3微控制器核心中共有兩個堆疊指標，於是也就是支援兩個堆疊，當引用R13（寫作SP）時，引用到的是當前正在使用的那一個（MSP或PSP），另一個必須用特殊的指令來訪問（MRS和MSR指令）。

也就是說，我們需要用匯編的指令來獲取棧指標。

uint32_t get_msp_addr()
{
    __asm("mrs r0, msp");
    __asm("bx lr");
}

uint32_t get_psp_addr()
{
    __asm("mrs r0, psp");
    __asm("bx lr");
}

uint32_t get_sp_addr()
{
    __asm("mov r0, sp");
    __asm("bx lr");
}

注：每個編譯器所支援C嵌入彙編的方式不同，也可能一些編譯器不支援__asm指令。

通過棧指標獲取核心暫存器的值

uint32_t reg_buff[10];
uint32_t *sp = NULL;

void HardFault_Handler()
{
    sp = (uint32_t*)get_msp_addr();
    reg_buff[0] = *(sp++);
    reg_buff[1] = *(sp++);
    reg_buff[2] = *(sp++);
    reg_buff[3] = *(sp++);
    reg_buff[4] = *(sp++);
    reg_buff[5] = *(sp++);
    reg_buff[6] = *(sp++);
    reg_buff[7] = *(sp++);
    reg_buff[8] = *(sp++);
    reg_buff[9] = *(sp++);
    while(1){}
}

編譯，執行！

結果有點意料之外！

LR的值和PC的值跟我們之前單步除錯的不一樣！偏移了12個位元組。為什麼？後面單步看了一下後發現，我們在HardFault中呼叫了get_msp_addr這個函式，而呼叫函式就意味著使用棧空間。如果我把reg_buff放到HardFault中，這樣就不止偏移12個位元組了！

有沒有更好的方法啊！？

我們在進入HardFault_Handler函式之前就獲取SP指標的值，並作為引數傳入到HardFault_Handler中不就可以了嗎？

誰在呼叫中斷處理函式？

要解決上面的問題，我們就需要知道核心在哪裡呼叫中斷函式的，這樣我們才能修改對應的中斷處理函式，使其可以接收引數。

《Cortex-M3開發經驗(二)：確認發生HardFault的地方》中，我們提到過，在發生中斷/異常時，核心會去中斷向量表中找到對應的中斷，找到中斷的入口地址。那麼我們就看看中斷向量表在哪？

最終，在startup_xxx.S檔案中找到了向量表的定義1。我們也找到了HardFault_Handler的定義

.weak   HardFault_Handler
.type   HardFault_Handler, %function

HardFault_Handler:
    B .

雖然可能不瞭解彙編，不知道什麼意思，但也能猜測出大概的意思，也可能查資料。發現B是跳轉指令，這應該就是跳轉到同名的C函式中。那麼我們可以修改為：

.weak   HardFault_Handler
.type   HardFault_Handler, %function

HardFault_Handler:
    MOV     r0, lr
    MOV     r1, sp
    BL      hardfault_handler

這樣就吧LR的值和SP的值傳入到hardfault_handler函式中去了2。

編譯，執行！

這次的結果就是我們想要的了。

  1. 這是一個啟動檔案，裡面包含了該晶片啟動需要的一些過程。↩

  2. R0~R3暫存器儲存的是函式呼叫時所傳入的引數，同時也可作為函式返回值。hardfault_handler定義如下：void hardfault_handler(uint32_t lr, uint32_t sp)↩

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