一、概述
二、方法一：Call Stack + Locals
三、方法二：Show Code at Address
- 3.1 需要通过LR判断SP？
- - 3.1.1 关于MSP和PSP
  - 3.1.2 为什么LR可以去判断
- 3.2 这样定位的原因 -- 入栈
四、遇到的hardfault情况
- 4.1 地址不对齐导致的hardfault
- 4.2 访问地址越界
五、方法三：使用addr2line工具
- 5.1 工具简介
- 5.2 移植
- 5.3 使用案例

一、概述

调试过程中难免会遇到各种异常，hardfault算是比较常见的一种。在最开始学习的时候，一度很害怕这种情况，不知道怎么定位，摸不清是哪里导致了问题，全靠猜测。网上有很多定位hardfault问题的教程，基本大差不差，方法就那些。
最近有点时间，我也整理下。本章主要记录下我实践过的hardfault定位办法。后续遇到hardfault相关问题，也一并补充到本文中，方便自己查阅。
主要参考的文档为《CM3权威指南CnR2.pdf》。

二、方法一：Call Stack + Locals

这种方法我认为是最简单的，只需要分两步：

进入仿真后全速运行，进入hardfault后，在Call Stack + Locals窗口，找到HardFault Handler，右键选择Show Caller Code：
程序会自动跳转到出问题的代码，重点分析上下文即可。

三、方法二：Show Code at Address

这是搜索到的教程里，描述最多的方法。就是通过SP指针找到PC指针，然后去跳转，也只需要三步即可：

同样是仿真进入hardfault异常，此时重点关注寄存器部分。将SP指针放到memory窗口中，因为寄存器是32位，调整成long型显示看起来更方便，截图时忘记调了。依次是R0~R3、R12、LR、PC、XPRS 寄存器的值，对比Keil左侧寄存器的值，也可以看出来STM32是小端模式。所以找到第六个，即PC寄存器的值：
拿到了PC寄存器的值，在Disassembly窗口，右键选择Show Disassembly at Address:
在弹出的框中输入PC寄存器的值，然后Go To，程序就会跳转到出现异常的位置。其实应该输入PC值-1（忘记哪里看到过了，找到了再补充原因）：

参考链接：添加链接描述、添加链接描述。

3.1 需要通过LR判断SP？

搜到的大部分教程，并不直接使用SP寄存器的值。都是先通过R14(LR)的值，判断将MSP（R14(LR) = 0xFFFFFFE9）或PSP（R14(LR) = 0xFFFFFFFD）的值作为SP值来使用。但是在权威指南中：

而且既然可以通过LR来判断，说明寄存器已经更新完成了，直接使用SP指针不就可以了吗？（这里就暂时存疑吧，我先这样去理解了）

3.1.1 关于MSP和PSP

MSP和PSP都是堆栈指针：

那么如何控制使用MSP还是PSP呢？再看：

这里的CONTROL[1]是指CONTROL寄存器，在Keil仿真时左侧的寄存器里也能够找到它：

CONTROL寄存器选择使用MSP/PSP，发生异常时，通过R14(LR)判断异常前使用的MSP还是PSP。

3.1.2 为什么LR可以去判断

在《权威指南》中给出如下解释：

从这里可以看出，网上教程里根据0xFFFFFFE9和0xFFFFFFFD判断使用MSP还是PSP的依据。实际上是根据bit2判断的，所以有人留言说自己既不是0xFFFFFFE9也不是0xFFFFFFFD，该取哪个指针。

3.2 这样定位的原因 – 入栈

再说下为什么通过SP去找PC可以实现定位呢？Keil左侧的寄存器里本身已经有一个PC了呀？R14寄存器的描述如下：

从黄色高亮的注释语句可以得出，Keil左侧的PC是hardfault函数的地址，对于定位问题并没有帮助。

再顺便记录下STM32的入栈。栈是向下增长的：

四、遇到的hardfault情况

4.1 地址不对齐导致的hardfault

做IAP升级功能，发现只要写flash，一跳转函数就直接进入hardfault。最后发现是传参时，buf没有四字节对齐：

keil本身是默认4字节对齐的呀，仿真查看最开始传入的参数指针也是4字节对齐的。经过查找，是串口解析数据后，去掉了7个字节的包头，传入data部分，就导致了地址不对齐。在函数内定义局部变量，把传入的数据拷贝到后再使用：

4.2 访问地址越界

划分64K片上flash空间，最后2K作为参数存储区。在填写参数起始地址的时候，直接写成了64K（0x08010000），结果读取参数进入hardfault。

五、方法三：使用addr2line工具

5.1 工具简介

addr2line （它是标准的 GNU Binutils 中的一部分）是一个可以将指令的地址和可执行映像转换成文件名、函数名和源代码行数的工具（点击进入）。

搜索addr2line

在cmd中直接测试 addr2line --help：

-a --addresses：在函数名、文件和行号信息之前，显示地址，以十六进制形式。
-b --target=：指定目标文件的格式为bfdname。
-e --exe=：指定需要转换地址的可执行文件名。
-i --inlines ：如果需要转换的地址是一个内联函数，则输出的信息包括其最近范围内的一个非内联函数的信息。
-j --section=：给出的地址代表指定section的偏移，而非绝对地址。
-p --pretty-print：使得该函数的输出信息更加人性化：每一个地址的信息占一行。
-s --basenames：仅仅显示每个文件名的基址（即不显示文件的具体路径，只显示文件名）。
-f --functions：在显示文件名、行号输出信息的同时显示函数名信息。
-C --demangle[=style]：将低级别的符号名解码为用户级别的名字。
-h --help：输出帮助信息。
-v --version：输出版本号。
addr2line工具是一个可以将指令的地址和可执行映像转换为文件名、函数名和源代码行数的工具。（点击进入原文）

5.2 移植

需要在程序中加入cm_backtrace(点击进入)。

原理：(GCC)STM32进阶详解之栈回溯

5.3 使用案例

下图是一个log：

我这个问题出现的比较凑巧，hardfault前正好出现了 type2 error ，大致运行位置：

结合应用逻辑，大概率是没有考虑tpye2为0，导致了dev没有赋值。但是具体在哪里出现的问题呢？

addr2line -e gateway.axf -a -f 000000fa 08026282 08012738 08017720 psr: 0x61000000

提示没有axf文件，需要切换到工程目录下，axf存放的那个文件夹。再次运行：

按住ctrl + shitf，鼠标右键，直接在PowerShell中运行：

重点分析给出的几个函数和文件位置。

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