嵌入式软件程序HardFault异常的查找方法

01

前言

在嵌入式软件开发中，因为代码质量不佳、线程冲突、栈溢出等问题，会造成Arm的HardFault。这种异常通常存在偶发性、不确定性、复现困难的特点，同时复现后软件已经跑飞，程序在何处异常、异常时的临时变量环境等都不好查找。在开发中出现此问题后往往意味着长时间的复现问题并debug，常常陷入毫无头绪的排查，耗费了不少程序员的头发。现总结了一些处理这类问题的经验以共享。

02

串口打印跟踪

在代码中插入串口打印，看死机时输出的最后一个串口信息在哪里。但是从代码里串口输出到硬件打印出数据，有一定延迟。出错的代码在最后输出的串口后边，无法确切定位。找到大概出错范围后根据经验验证代码，看有没有明显错误的地方。

03

仿真器追踪

在串口查找死机耗时大于两个小时的时候有必要使用仿真器追踪。

在代码中插入一个全局变量，每一个段给全局变量赋值。在中断的void HardFault_Handler(void)函数中设置断点。死机时进入断点查看全局变量的数值确定死机位置。

另外死机是可以view->call stack 中看到出错时调用的函数，以及函数中局部变量的值，通过这些信息推断出错原因。

04

通过堆栈查找最后一条语句

在中断HardFault_Handler中打上断点，程序跑飞后会停在此处:

在Registers里面找到R14(LR)的值。

在memory里面查找MSP的值：0x20008828，然后在对应的行里面找到地址：

在Disassembly里面右键选择Show Code at Address。搜索刚才得到的地址，就能找相对应的代码。这里的代码就是在进入循环中断之前的时候的情况，仔细查看这部分函数被调用或者数组内存使用情况。

05

避免问题

除零。

例如：

N = 0;Sum = 0;for(i = a;i < b;i ++){ Sum += x[i]; N ++;}Sum /= N;

当a>b的时候，N为0，出错。

建议：在每个除法前都判断被除数是否为0。

if(N > 0){ Sum /= N;}

数据越界。

例如：

U8 x[100];N = 0;Sum = 0;//a 和b由上文计算得出 非常量for(i = a;i < b;i ++){ Sum += x[i]; N ++;}

当b > 100时，数组越界。

建议：在调用数组前判断是否在数组范围内。

for(i = a;i < b;i ++){ if(b < 100) { Sum += x[i]; N ++; }}

被减数小于减数导致的越界。

U16 a,b,c;U8 x[100];a = b - c;//调用x[a]。当b

建议： 1. 减法判断减数与被减数大小

2. 在调用数组前判断是否在数组范围内。

栈溢出。

函数中的局部变量数组太大，超过了栈的大小。

建议：在大的局部变量前增加Static或者把局部变量改为全局变量。

中断与循环冲突。

中断与循环中同时写一个变量。程序设计时避免此写法。

任务冲突。

多个任务同时写入同一个变量 冲突。程序设计时避免此写法。

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