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【实战经验】一个 STM32 芯片异常复位之案例分析

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STMCU-管管 发布时间:2019-3-12 11:09
前言
& q  s6 K( w- T, I5 k6 V4 S
) ^% D$ p. _& [
本篇主要是介绍一种处理问题的思路,即当我们在做STM32应用开发过程中,遇到芯片异常复位,或者进入了异常处理时,如何通过集成开发环境,如IAR,KEIL等查看相应的ARM内核寄存器,定位出应用软件产生异常的地方!
# b7 p4 e1 q6 m2 s) S# B6 x  |
  R' d4 Q# E( B, A$ o3 [- x9 \
问题描述
8 M8 C9 U2 ]3 l, n0 i  e5 p某STM32用户反馈,当使用STM32L4芯片的时候,程序运行一段时间后,会忽然复位。复位后程序继续运行,但是还会继续复位,原因不详!2 j6 P% b2 O; w8 z& d4 E! X
3 H1 B& P% i) Z2 [3 y" p+ t
问题分析* V  o0 E  C. d  _
针对于此类问题,我们可以按照一个统一的思路去处理。分析本案例的大致步骤如下:
0 `' V! Q% D" u. d" S( \
1 c. X- P( s4 G- M3 b! H6 \+ l2 g
1、初步确定复位的原因,是硬件复位,如外部NRST被拉低,还是软件复位,包括软件直接调用复位,或者看门狗复位,还是低功耗模式如standby模式被唤醒时产生中断;
- }; C8 Z0 y- ~3 B/ r) {3 [' K2、查看复位状态寄存器了解复位大方向,然后做进一步得拆解分析
  q0 I1 H* q8 `. D7 t8 F$ B3、目前客户项目的复位原因是因为看门狗复位,即客户使用了IWDG,但由于某种原因没有及时喂狗,导致IWDG超时复位。初步怀疑由于客户软件的问题,程序跑飞,进入异常处理。
2 P" v+ v  s$ W5 ?* f" O# V, L" T& `/ |7 c
因为客户的异常处理函数中并没有做任何动作,导致独立看门狗IWDG复位。基于此,我们先关闭IWDG,然后在所有的异常处理中,先加入死循环并打上断点,对异常原因进行捕捉。
0 n6 l' S5 z7 {! X, k
1.png
2 y' n' x# P* x. w9 F
2.png
; {3 c% U9 T) P0 J3 N0 o0 z, W
4、正如我们所猜测,的确是由于程序跑飞导致。程序停在了void HardFault_Handler(void) 。

3 S* I) p, ]! P3 X2 v1 a  k
通过查看 SP 以及回溯栈里面的内容,找到了对应的LR,具体方法如下:

  C6 H2 k4 A/ ~; U: z: [
' h3 W$ z' S0 j2 W" G
1.png

- L8 y8 ?6 x4 k: |, K" c
当中断产生时,按照上图所示的顺序进行压栈,同时栈指针SP--,即: R0, R1, R2, R3, R12, LR, PC, xPSR。
* T0 [& O8 K$ D& ^4 \* ~  J7 N0 ^

6 n( i7 I4 e, n$ P; C2 ]+ M& q9 {* Y
2.png
! l! `4 O$ z7 [( j$ m/ x* P6 R0 S. Q( @

: k* `( ~9 o0 o) g( k. T/ I0 c8 }% A
如上图所示,当产生异常时,如果call stack窗口显示不出来的话,只能根据core的寄存器手动回溯栈,以 找到出错时的指针。根据ARM core的说明,SP+6,即红框的部分,为中断处理后LR和PC,据此可以追溯 函数异常时的位置!

4 Q; T" S% J$ [8 I9 k! Z
5、根据出错时的PC和LR,发现是浮点运算的函数,初步判断是因为浮点运算导致,比如没有对齐导致的 Hardfault,但实际检查发现,并不是浮点运算的问题!

5 z6 j# d. M8 Y& K7 O' Q# |& a
6、问题一时陷入了僵局。但有一点是确定的,是因为栈的区域被异常覆盖或者改写导致产生hard fault,
. n: V. h' y  A  g% o# n# R
7、由于问题可以稳定复现,采取逐个排除法最终发现了问题的所在:
, E( C8 w4 F$ a) }6 }
当把一个局部数组变量改为全局数组时,问题消失!
; j9 ~5 H$ _8 M; d! J7 ~. V% S4 ?
由于局部数组变量是保存在栈当中,所以怀疑是对这个局部数组变量使用不当导致了栈被覆盖或者改写! 追查这个局部变量数组:
4 o* K8 E5 Q9 ]5 i" P
............
' H, S+ u5 p9 s
想了解更多,请下载原文阅读

0 H* ^8 B. x( m% ?4 T" N: a/ v# ~
  Z; f0 Z. T/ f! ]
7 b1 F$ K, C# D, e* d
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