1. 概述
5 Y# B. {, I$ ?
客户在使用 STM32G070 的时候，KEIL MDK 为编译工具，当编译优化选项设置为Level0 的时候，程序会出现 Hard Fault 异常，而当编译优化选项设置为 Level1 的时候，则程序运行正常。表面上看，这似乎是 KEIL MDK 的问题，通过分析，导致这个问题的本质原因是内存地址没有对齐引起的，下面章节将详细分析该问题的来龙去脉以及解决方法。
/ _. ~! W* m) F

7 B* C3 ^/ G, [2. 问题描述与分析
# j( {6 y3 e& R* m0 @) I根据客户的反馈，引起问题的代码很简单，客户定义了几个全局数组，在主程序中访问这几个数组就会出现 Hard Fault 异常，参考代码如下。

3 G+ l" b7 b- m% }' s- L9 @

$ _3 }( e( i+ L7 ^% L, D
4 H" @7 \5 l( x" C. q3 ?
9 k* W) i) ~+ h把客户提供的代码片段移植到 NUCLEO-G070RB 开发板上，问题很容易就复现了，代码本身功能简单，写法上也没有错误，所以从代码片段本身上看，无法确定问题出在哪里，通过 KEIL 调试器，在汇编窗口单步调试下，最终发现导致 HardFault 异常的语句为下图所示语句。


1 ~3 b+ n" _: K6 L$ x- x% A

. A" M. o% ^) y, x& I0 {- Q
根据单步调试得知出现问题的语句为 LDR 指令，参考 Cortex M0 编程手册 PM0223 得知 LDR 指令的作用是从内存地址中加载一个 WORD 数据到目的寄存器 Rt 中，其中内存地址根据 Rn 或者 SP 寄存器的值以及立即数 imm 得到。


# V' d( g4 |# `- t
: R1 g( L8 ~( f1 E2 k* V; R& f

: R0 f) ]; S8 D/ w9 |5 N根据指令的描述，使用 LDR 指令的时候，通过 Rn 和 imm 计算得到的内存地址必须是读取字节数的倍数，LDR 每次读取一个 WORD，所以使用 LDR 指令时，内存地址必须 4字节对齐。如果地址没有对齐，则会导致 HardFault 异常。
结合 LDR 指令的描述，在调试状态下，通过查看寄存器值，图 2 出错语句中根据 Rn和 imm 计算得到的内存地址为 R0=0x2000000B,imm=4 所以内存地址为 0x2000000F,很显然这个地址不是 4 字节对齐的。

, u, R0 k8 @, S5 E8 i; f

完整版请查看：附件 一个地址未对齐引起的 HardFault 异常.pdf (673.92 KB, 下载次数: 8)

2023-2-17 18:15 上传

点击文件名下载附件
9 r' C1 ~& H$ D/ t; D3 Z( K