24.1.2. Исключения отказов и их анализ

24.1.2.2.Исключение Bus Fault

Это исключение чаще всего возникает из-за обращения по недопустимому адресу памяти SRAM или памяти программ. Два более частых источника исключения отказа шины Bus Fault – неправильный указатель на недопустимую область памяти SRAM и неверный указатель на функцию. Кроме того, отказ шины Bus Fault также может возникать во время загрузки в/извлечения из стека последовательности обработки исключения:

•Если отказ шины Bus Fault произошел во время помещения данных в стек при последовательности перехода в исключение, это называется ошибкой загрузки дан-

ных в стек (stacking error).

•Если отказ шины Bus Fault произошел во время извлечения данных из стека при последовательности выхода из исключения, это называется ошибкой извлечения данных из стека (unstacking error).

Обычно ошибка загрузки данных в стек указывает на переполнение стека: стеку не хватает места, и это вызывает отказ шины Bus Fault из-за доступа к неверной ячейке SRAM. Система исключений вызывает исключение отказа, но ЦПУ не может поместить сохраненный регистр ядра в полный стек. Это вызывает ошибку загрузки данных в стек, которая, в свою очередь, вызывает тяжелый отказ Hard Fault. Считав SCB->BFSR, мы увидим, что установлены оба бита 15 и 12. Содержимое SCB->BFAR будет настолько некорректным, что мы увидим нечто похожее на 0x1fff bff8. Это недопустимое расположение SRAM в микроконтроллерах STM32, и поэтому мы можем легко определить, что произошло переполнение стека.

Таблица 4 показывает значение отдельных битов регистра SCB->BFSR.

Таблица 4: Регистр состояния отказа шины Bus Fault (SCB->BFSR)

Отказы шины можно классифицировать как:

•«Точные» отказы шины (Precise bus faults): исключения отказов произошли сразу при выполнении инструкции доступа к памяти.

•«Неточные» отказы шины (Imprecise bus faults): исключения отказов произошли через некоторое время после выполнения инструкции доступа к памяти.

Причина, по которой отказ шины становится «неточным», связана с наличием буферов записи в интерфейсе шин процессора. Когда процессор записывает данные по буферизируемому адресу, процессор может приступить к выполнению следующей инструкции, несмотря на то что передача занимает несколько тактовых циклов до завершения. При возникновении «неточного» отказа доступа к данным регистр SCB->BFAR некорректен. Чтобы определить источник отказа, нам нужно дизассемблировать исходный код на языке Си и определить ассемблерную инструкцию, которая логически предшествует той, на которую указывает загруженный в стек PC.

24.1.2.3.Исключение Usage Fault

Это исключение может быть вызвано очень обширным списком факторов. При разработке приложений на STM32 наиболее распространенными из них являются:

•Выполнение неопределенной инструкции (в том числе попытка выполнить инструкции вычислений с плавающей точкой, когда математический сопроцессор отключен). Оно часто происходит, когда у нас указатель на некорректную функцию, который указывает на корректную ячейку памяти (часто это происходит, когда у нас есть некоторые функции в SRAM), но содержимое указанной ячейки не соответствует инструкции ассемблера ARM.

•Некорректный код EXC_RETURN во время последовательности возврата из исключения. Например, попытка вернуться в режим потока с исключениями, которые все еще активны (кроме текущего обслуживаемого исключения).

•Невыровненный доступ к памяти инструкциями с множественными загрузкой или записью (включая инструкции загрузки и записи чисел формата double, англ. load double and store double instructions).

•Выполнение инструкции SVC, когда уровень приоритета SVC такой же или ниже текущего уровня. Оно возникает, когда произошло что-то неприятное с конфигурацией системных исключений FreeRTOS (обычно когда IRQ таймера SysTick не присвоен самый низкий приоритет).

Как только соответствующая конфигурация установлена, также возможно генерировать отказы программы при следующих условиях:

•Деление на ноль.

•Все невыровненные доступы к памяти.

Таблица 5 показывает значение отдельных битов регистра SCB->UFSR.

Таблица 5: Регистр состояния отказа программы Usage Fault (SCB->UFSR)

По умолчанию микроконтроллеры на базе Cortex-M возвращают значение 0 при делении числа на ноль. Если вместо этого вам нужно перехватить ошибку деления на ноль, то вы можете разрешить данное условие отказа, установив бит DIV_0_TRP в регистре

SCB->CCR:

SCB->CCR |= SCB_CCR_DIV_0_TRP_Msk;

То же самое относится к невыровненному доступу к памяти:

SCB->CCR |= SCB_CCR_UNALIGN_TRP_Msk;

24.1.2.4.Исключение Hard Fault

Это исключение обычно вызывается эскалацией предыдущих конфигурируемых исключений, если они не разрешены. Кроме того, отказ HardFault может быть вызван:

•Отказом шины, полученным во время выборки таблицы векторов. Он происходит потому, что таблица векторов некорректна (в большинстве случаев, когда мы забыли включить в проект ассемблерный файл, предоставленный ST, или забыли изменить его расширение со строчной .s на прописную .S).

•Выполнением инструкции точки останова (asm("BKPT #0");) при не подключенном отладчике.

Таблица 6 показывает значение отдельных битов регистра SCB->HFSR.

Таблица 6: Регистр состояния тяжелого отказа Hard Fault (SCB->HFSR)