一、STM32的异常处理机制
8 ^/ _0 M+ O' e对于cortex M3/M4来说，CPU每执行完一条指令都会检查有无异常产生，当CPU发现有异常产生时，它就会进行如下处理：
, O+ M/ X1 M7 Z保存现场
* N; I: c- N, L8 \8 ~, g分辨异常/中断，调用对应的异常/中断处理函数
恢复现场
每个异常/中断对应着一个异常向量，所有的异常向量组成一个异常向量表，对于cortex M3/M4来说，这个异常向量表中放置的就是具体异常/中断的处理函数的地址，当发生异常时，CPU就会从向量表里找到对应的项，从而得到处理函数的地址，跳转去执行。另外，对于cortex M3/M4来说，保存/恢复现场都是是硬件实现的。
+ |  E; y5 w& s3 ^我们可以打开一个STM32库的汇编启动文件，例如startup_stm32f10x_hd.s，我们可以看到，前面的时异常，后面的就是中断了（其实中断也是一种异常）。
% H+ [' b( D+ b# A4 e/ s5 s' B% j$ Q


. E. h' t: X3 {! ~二、未定义指令异常
未定义指令，即使"还没有定义的指令"，也就是CPU不认识的指令。
修改汇编文件，如下所示，添加各种异常的向量表项，另外在调用mymain()函数前调用串口初始化函数，并添加一个未定义的指令异常。
% s) ]) C' Q- Q3 J; _
- G0 b4 O! |6 B' c8 y" \3 g

1. Stack_Size      EQU     0x00000500                                  ;定义堆栈大小为1024byte
   
2.                                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  ;定义一个数据段,标记为STACK，即栈，不写入初始值初，对RAM来说，即初始化为0，8字节对齐
   
3. Stack_Mem                SPACE        Stack_Size                                    ;保留Stack_Size大小的栈空间
   . K6 h4 e. u( {7 T
4. __initial_sp                                                                                  ;标号，代表堆栈顶部地址，后面有用
   
5. 
   
6.                 PRESERVE8                                                        ;指示编译器8字节对齐
   
7.                 THUMB                                                                ;指示编译器以后的指令为THUMB指令                                                               
   
8. 
   
9. 
   
10. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
    
11.                                 AREA    RESET, CODE, READONLY                ;定义只读数据段，标记为RESET，其实放在CODE区，位于0地址
    , ~" e8 A6 G3 t
12.                                 EXPORT  __Vectors                                        ;在程序中声明一个全局的标号__Vectors，该标号可在其他的文件中引用
    
13.                                 IMPORT         NMI_Handler                ; NMI Handler
    1 U$ P0 C# z' y: b6 L+ c
14.                                 IMPORT         HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
    0 \+ \4 Y" O' u6 t: b: X
15.                                 IMPORT         MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
    8 m& x6 y. f+ }7 H9 j+ D; H6 _
16.                                 IMPORT         BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
    5 ~7 Y) C6 W( X! \" ^- w  {0 a. [: C( Y
17.                                 IMPORT         UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
    
18.                                 IMPORT         SVC_Handler                ; SVCall Handler
    
19.                                 IMPORT         DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
    % S( i1 f$ z) M- Y. {' o& s
20.                                 IMPORT         PendSV_Handler             ; PendSV Handler
    
21.                                 IMPORT         SysTick_Handler            ; SysTick Handler        
    
22.                                        
    
23. __Vectors       DCD     __initial_sp                                ;当前地址写入一个字(32bit)数据，值应该为栈顶地址
    $ e2 G' s: o+ Z0 {' F
24.                 DCD     Reset_Handler                      ;当前地址写入一个字(32bit)数据，值为Reset_Handler指向的地址值，即程序入口地址
    6 E8 b0 `  R7 I- U8 q
25.                                 DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
    0 n0 j- T6 Q4 U; r
26.                 DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
    
27.                 DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
    
28.                 DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
    
29.                 DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
    
30.                 DCD     0                          ; Reserved
    1 ^+ u! B5 ~. X  M6 v; m3 q
31.                 DCD     0                          ; Reserved
    ) u, C, R' G" i9 }: e
32.                 DCD     0                          ; Reserved
    
33.                 DCD     0                          ; Reserved
    
34.                 DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
    
35.                 DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
    
36.                 DCD     0                          ; Reserved
    
37.                 DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
    & b1 {8 L3 g- W- u
38.                 DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler
    7 F) o6 z$ V4 d: ]5 Z' P: G
39. 
    
40.                                 AREA    |.text|, CODE, READONLY                ;定义代码段，标记为.text
    9 r- @& u9 I: Q7 h1 S# r
41. 
    
42. ; Reset handler        ;利用PROC、ENDP这一对伪指令把程序段分为若干个过程，使程序的结构加清晰
    
43. Reset_Handler   PROC                                                                ;过程的开始
    $ P( S/ J* Q; F& s, ]' k1 h
44.                                 EXPORT  Reset_Handler        [WEAK]                ;[WEAK] 弱定义，意思是如果在别处也定义该标号(函数)，在链接时用别处的地址。
    
45.                                        
    
46.                                 IMPORT |Image$RW_IRAM1$Base|                ;从别处导入data段的链接地址
    5 y+ R6 ?: \. \4 y7 D
47.                                 IMPORT |Image$RW_IRAM1$Length|        ;从别处导入data段的长度
    8 m5 J3 h5 f7 M
48.                                 IMPORT |Load$RW_IRAM1$Base|                ;从别处导入data段的加载地址
    ; L; f$ F; T: t5 K
49.                                 IMPORT |Image$RW_IRAM1$ZI$Base|        ;从别处导入ZI段的链接地址
    
50.                                 IMPORT |Image$RW_IRAM1$ZI$Length|;从别处导入ZI段的长度
    
51. 
    ; A' \6 B: u# y1 b
52. ; 复制数据段
    ; v0 \4 _  ~" m$ F$ o5 L2 A
53.                                 LDR R0, = |Load$RW_IRAM1$Base|           ;将data段的加载地址存入R0寄存器
    
54.                                 LDR R1, = |Image$RW_IRAM1$Base|   ;将data段的链接地址存入R1寄存器
    
55.                                 LDR R2, = |Image$RW_IRAM1$Length| ;将data段的长度存入R2寄存器
    6 p0 V. w  k. I9 j0 Q& }9 r
56. CopyData               
    
57.                                 SUB R2, R2, #4                                                ;每次复制4个字节的data段数据
    
58.                                 LDR R3, [R0, R2]                                        ;把加载地址处的值取出到R3寄存器
    
59.                                 STR R3, [R1, R2]                                        ;把取出的值从R3寄存器存入到链接地址                                       
    7 T2 _$ q2 t- O% o. u* q
60.                                 CMP R2, #0                                                        ;将计数和0相比较
    & ^! M8 h6 n2 w* E
61.                                 BNE CopyData                                                ;如果不相等，跳转到CopyData标签处，相等则往下执行
    
62. 
    
63. ; 清除BSS段
    
64.                                 LDR R0, = |Image$RW_IRAM1$ZI$Base|   ;将bss段的链接地址存入R1寄存器
    6 S6 y4 M, f, Z- E# |) X5 d% }
65.                                 LDR R1, = |Image$RW_IRAM1$ZI$Length| ;将bss段的长度存入R2寄存器
    
66. CleanBss        
    7 p' l* m" Z* l7 T4 Q& v( _
67.                                 SUB R1, R1, #4                                                ;每次清除4个字节的bss段数据
    + t' s, P% k) {
68.                                 MOV R3, #0                                                        ;将0存入r3寄存器
    
69.                                 STR R3, [R0, R1]                                        ;把R3寄存器存入到链接地址                                       
    
70.                                 CMP R1, #0                                                        ;将计数和0相比较
    , Y" W# V9 @& V# R
71.                                 BNE CleanBss                                                ;如果不相等，跳转到CleanBss标签处，相等则往下执行
      S/ Y4 Z7 j* M1 ^
72.                                 
    , R9 g# ]+ ]- L5 k1 [
73.                                 
    
74.                                 IMPORT  mymain                                                ;通知编译器要使用的标号在其他文件
    $ T# @3 v' I% f% K+ v
75.                                 IMPORT        uart_init
    : S0 c$ w2 I' r; [; U& p, Y
76.                                 
    3 s' n4 v( d' i+ o& A
77.                                 BL                uart_init                                         ;跳转去执行uart_init函数
    ! ^+ `. ^9 B6 O" Z$ c( R. q
78.                                 
    
79.                                 DCD                0XFFFFFFFF                                        ;一个未定义的指令
    
80.                                 
    
81.                                 BL                mymain                                                 ;跳转去执行main函数
    
82.                                 B                .                                                        ;原地跳转，即处于循环状态
    * Q$ Q8 |$ t/ R& \$ E* i1 A
83.                                 ENDP
    
84. 
      d+ j; H) N9 u& p
85.                 ALIGN                                                                 ;填充字节使地址对齐
    
86.                 END                                                                        ;整个汇编文件结束

复制代码

然后新建exception.c文件，并添加各种异常处理函数

4 e. n6 K% x$ Y

1. #include "uart.h"
   1 F1 D; _! h& g0 f
2. 
   ; U5 a# t+ l$ O1 P8 {3 O
3. void NMI_Handler(void)
   
4. {
   
5.         putstring("Exception: NMI.\r\n");
   
6. }
   
7. void HardFault_Handler(void)
   
8. {
   - f9 v: K$ m5 D1 }
9.         putstring("Exception: Hard Fault.\r\n");
   ( a6 j2 }7 }1 \4 q  k3 |
10. }
    
11. void MemManage_Handler(void)
    
12. {
    
13.         putstring("Exception: Mem Manage Fault.\r\n");
    4 b" H2 U5 w( B' U  z- B  k
14. }
    
15. void BusFault_Handler(void)
    0 c; i( R1 [+ H/ u
16. {
    4 G# g) K# d- ^6 x9 ?4 l8 X3 @
17.         putstring("Exception: Bus Fault.\r\n");
    , z; ?+ c6 g/ ~1 ^1 P* d4 e5 X/ u
18. }
    
19. void UsageFault_Handler(void)
    
20. {
      M, }2 u# A& J3 ^" g
21.         putstring("Exception: Usage Fault.\r\n");
    
22. }
    
23. void SVC_Handler(void)
    6 @" X: i! P" b7 E6 j+ N# f
24. {
    7 \6 H" @' j+ _" k1 h' n- ], x
25.         putstring("Exception: SVCall.\r\n");
    
26. }
    
27. void DebugMon_Handler(void)
    ) z2 L# B0 D4 C
28. {
    9 k+ f- U$ |5 F9 x$ z
29.         putstring("Exception: Debug Monitor.\r\n");
    % v3 p/ \: U) y! w) r/ n: G7 m. b" A
30. }
    
31. void PendSV_Handler(void)
    ! J, a  c2 |( X# z+ p) I2 Y; Z2 v
32. {
    8 t! i; F* Z5 r2 L" {, |" g! `
33.         putstring("Exception: PendSV.\r\n");
    8 m9 I8 [" G* l( `( u1 b, h
34. }
      ~) s- p! a5 O- ^2 Y3 Q% S3 o! }+ C
35. void SysTick_Handler(void)
    
36. {
    
37.         putstring("Exception: SysTick.\r\n");
    - W. l& F) k5 q/ n) J( m
38. }

复制代码

2 E6 w) u6 G# V- p; j8 ]然后编译烧录运行，可以看到，串口一种打印硬件错误异常，这是因为没有将异常标志位清除的结果

6 C3 N: S( ]' E- l- U' a- o$ x

另外，进入了硬件错误异常而不是未定义指令异常，是因为cortex M3/M4的如下机制，因为未定义指令属于"处理器操作相关的错误"，如果没有使能"Usage Fault"，发就会触发"Hard Fault"。



7 o" K4 T+ P, f1 R# f, L; K+ O0 @那么要怎么使能"Usage Fault"，我们要对SCB->SHCSR寄存器的第十八位写1来使能。即System Control Block的System Handler Control and State Register。
我们找到STM32库里的core_cm3.h文件可以看到这个寄存器的结构体定义，将这个文件加入我们的工程中


* V; h# s3 g  A& f% \. P0 E
* \2 E3 v- E0 ~* R. y然后在exception.c文件中添加exception_init()函数使能"Usage Fault"，
1 A# N7 S% D. N# k' w  H

1. void exception_init(void)
   $ y9 B/ \# k6 D( E, {
2. {
   
3.         SCB->SHCSR |= (SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk);
   
4. }

复制代码

然后在汇编文件中调用
' V. z) ?. j5 j
5 S0 ]  q, G% X* s# h4 o
, n* e2 N, _) o% h5 d
编译发现core_cm3.h有许多未定义的错误，
+ q# e& H  H' f, t# l+ p& Z
0 r! C: _; `5 D$ M' r" V

我们不使用这些将其屏蔽掉即可，然后重新编译链接烧录运行，可以看到进入了使用错误异常


- e. ?1 b. T$ {0 u+ n: h5 N& B1 i
————————————————
转载：Willliam_william

" K1 ~3 \) M! P+ G$ z