STM32宕机问题
死机过程
基本概念:
连接寄存器LR:调动子程序时,自动存储下一次返回的地址,其实就是最近调用的那一次函数的地址。
死机的过程:
这里我们最需要关注的是第一步入栈:
其中8个寄存器的顺序是
其中出现异常时LR里面的值是固定的
最后更新堆栈指针,我们根据最后使用的堆栈里面的内容,就可以知道出问题时的最后现场。
死机定位
思路简单来讲就是:
找到死机时候的lr寄存器,然后根据lr寄存器的值,找到此时压入的是psp堆栈,还是msp堆栈。然后根据堆栈里的内容(最后压入堆栈的8个寄存器的值)。其中压入到堆栈里面的return address这个值至关重要,这个是上一次,压入堆栈的最后一个函数,由此就可以定位出死机的位置。
使用keil环境直接debug定位
以实际的例子分析:
首先写一个能够使单片机死机的代码,debug跑起来:
故意使用空指针将程序跑死
debug的时候点开view,选择register,
根据LR的值判断,使用的是psp堆栈,然后打开memory windows,查看地址为0x20002FF0的内存数据,即为最后一次入栈的内容。右键选择,long显示
找到第六个0x08034a17这个地址,view,disassembly window这个窗口,查看反汇编文件,在反汇编窗口,右键,点击show disassembly at address ,输入地址,就可以找到对应汇编文件的位置,同时可以定位到c语言中对应的位置。
这样就可以定位到,死机之前的位置
2. 还有一种方式就是,通过看函数的调用关系,直接看到程序是死在那里的
点击 view call stack window ,直接可以看到,程序死机之前的函数调用关系
这样也可快速定位,原理其实是一样的,都是通过看堆栈数据,第一种方法只是自己手动的走了一遍这个流程而已。
完善的解决方案
因为在实际项目中死机问题很多都是难复现的,产品在使用过程中难以长期debug,导致以上的办法实际上不是很实用。因此,我们需要更加方便的解决办法。
思路:相当于给单片机做一个黑盒子,每当系统崩溃时。我们会记录,重要的寄存器以及堆栈信息,存在flash里面。这样一旦出现问题。我们只要重新debug一下,从flash里面将保存的信息读出来。这样难复现的死机问题,我们也是有办法锁定位置的。
修改.s文件
将原来的HardFault_Handler 内容换成以上新的内容,hard_fault_handler_c 是一个函数,死机时就会跳转到这个函数。
HardFault_Handler PROC
IMPORT hard_fault_handler_c
TST LR, #4
ITE EQ
MRSEQ R0, MSP
MRSNE R0, PSP
B hard_fault_handler_c
ENDP
选择一块区域作为死机时,信息存储的地方。
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2 ((u32)0x08008000) //扇区2起始地址, 16 Kbytes
#define SYS_CRASH_INFO_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_2 //记录系统死机时的重要信息
1
2
定义死机存储信息的结构体
typedef struct {
unsigned int crash_time;
unsigned int is_crash;
/* register info*/
unsigned long stacked_r0;
unsigned long stacked_r1;
unsigned long stacked_r2;
unsigned long stacked_r3;
unsigned long stacked_r12;
unsigned long stacked_lr;
unsigned long stacked_pc;
unsigned long stacked_psr;
unsigned long SHCSR;
unsigned long MFSR;
unsigned long BFSR;
unsigned long UFSR;
unsigned long HFSR;
unsigned long DFSR;
unsigned long MMAR;
unsigned long BFAR;
} System_Crash_Info;
void hard_fault_handler_c(unsigned int * hardfault_args)
{
static System_Crash_Info crash_info;
memset(&crash_info, 0, sizeof(System_Crash_Info));
crash_info.is_crash = 1;
crash_info.crash_time = (unsigned int)HAL_GetTick();
crash_info.stacked_r0 = ((unsigned long) hardfault_args[0]);
crash_info.stacked_r1 = ((unsigned long) hardfault_args[1]);
crash_info.stacked_r2 = ((unsigned long) hardfault_args[2]);
crash_info.stacked_r3 = ((unsigned long) hardfault_args[3]);
crash_info.stacked_r12 = ((unsigned long) hardfault_args[4]);
crash_info.stacked_lr = ((unsigned long) hardfault_args[5]);
crash_info.stacked_pc = ((unsigned long) hardfault_args[6]);
crash_info.stacked_psr = ((unsigned long) hardfault_args[7]);
crash_info.MFSR = (*((volatile unsigned char *)(0xE000ED28))); //存储器管理fault状态寄存器
crash_info.BFSR = (*((volatile unsigned char *)(0xE000ED29))); //总线fault状态寄存器
crash_info.UFSR = (*((volatile unsigned short int *)(0xE000ED2A)));//用法fault状态寄存器
crash_info.HFSR = (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED2C))); //硬fault状态寄存器
crash_info.DFSR = (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED30))); //调试fault状态寄存器
crash_info.MMAR = (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED34))); //存储管理地址寄存器
crash_info.BFAR = (*((volatile unsigned long *)(0xE000ED38))); //总线fault地址寄存器
u8 ret = STMFLASH_EraseSector(STMFLASH_GetFlashSector(SYS_CRASH_INFO_ADDR));
u8 ret2 = STMFLASH_Write(SYS_CRASH_INFO_ADDR, (u32 *)(&crash_info), (3+sizeof(System_Crash_Info))/4);
while (1);
}
正常代码里加上
System_Crash_Info crash_info = {0};
crash_info = *(System_Crash_Info*)(SYS_CRASH_INFO_ADDR);
if (crash_info.is_crash != 1) {
STMFLASH_EraseSector(STMFLASH_GetFlashSector(SYS_CRASH_INFO_ADDR));
} else {
CT_PRINTF("code has ever crash\n");
//这里查看之前死掉时的情况,或者是将crash_info 里的信息打印出来分析也可以
}
实际的例子:
这样代码重新debug,就可以看到之前死机的情况了。直接看lr寄存器的值,在反汇编的代码里查看一下,就知道代码最后死在哪里了。
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