2018年12月28日 | stm32死机问题的处理

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   

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。