資料介紹
1、摘要
Cortex-M內(nèi)核實現(xiàn)了一個高效異常處理模塊,可以捕獲非法內(nèi)存訪問和數(shù)個程序錯誤條件。本應(yīng)用筆記從程序員角度描述Cortex-M Fault異常,并且講述在軟件開發(fā)周期中的Fault用法。
2、簡介
Cortex-M3(以下簡稱CM3)和Cortex-M4(以下簡稱CM4)內(nèi)核的Fault異??梢圆东@非法內(nèi)存方法和非法編程行為。Fault異常能夠檢測到以下情況:
總線Fault:在取址、數(shù)據(jù)讀/寫、取中斷向量、進(jìn)入/退出中斷時寄存器堆棧操作(入棧/出棧)時檢測到內(nèi)存訪問錯誤。
存儲器管理Fault:檢測到內(nèi)存訪問違反了MPU定義的區(qū)域。
用法Fault:檢測到未定義的指令異常,未對齊的多重加載/存儲內(nèi)存訪問。如果使能相應(yīng)控制位,還可以檢測出除數(shù)為零以及其他未對齊的內(nèi)存訪問。
硬Fault:如果上面的總線Fault、存儲器管理Fault、用法Fault的處理程序不能被執(zhí)行(例如禁能了總線Fault、存儲器管理Fault、用法Fault異?;蛘咴谶@些異常處理程序執(zhí)行過程中又出現(xiàn)了Fault)則觸發(fā)硬Fault。
本應(yīng)用筆記描述CM3和CM4的Fault異常用法。系統(tǒng)控制寄存器組中的寄存器可以控制Fault異常或者提供引發(fā)異常的原因信息。
更深入的文檔
完整的異常描述見《Cortex - M3 Technical Reference Manual》或者《Cortex -M4 Technical Reference Manual》,這兩本參考手冊都可以在中找到。
另一個很好的參考書是由Joseph Yiu編寫的《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3》 (這本書有中文版:宋巖譯的《ARM Cortex-M3權(quán)威指南》)。
3、Cortex-M Fault異常和寄存器
每個符合CMSIS規(guī)范的編譯器所提供的啟動文件(Startup_device)都會定義好設(shè)備所有的異常和中斷向量。這些向量表定義了異?;蛑袛嗵幚沓绦虻娜肟诘刂?。下表給出了一個典型的向量表,F(xiàn)ault異常向量用藍(lán)色標(biāo)注。
:
:
__Vectors DCD __initial_sp ; 棧頂
DCD Reset_Handler ; 復(fù)位處理程序入口
DCD NMI_Handler ; NMI 處理程序入口
DCD HardFaul t_Handler ; 硬Fault處理程序入口
DCD MemManage_Handler ; 存儲器管理處理程序入口
DCD BusFault_Handler ; 總線Fault 處理程序入口
DCD UsageFault_Handler ; 用法 Fault 處理程序入口
DCD 0 ; 保留
:
:
通常總是使能硬Fault異常的,硬Fault異常具有固定的優(yōu)先級,并且優(yōu)先級高于其它Fault異常以及???斷,但低于NMI。硬Fault異常處理程序在以下情況下會被執(zhí)行:其它非硬Fault異常(非硬Fault異常是指總線、存儲器管理和用法Fault 異常,下同。)被禁能,并且這些Fault異常被觸發(fā);在執(zhí)行一個非硬Fault異常處理程序???又產(chǎn)生非硬Fault異常。
所有非硬Fault具有可編程的優(yōu)先級。當(dāng)Cortex-M內(nèi)核復(fù)位后,這些非硬Fault被禁能,你可以在應(yīng)用軟件中通過設(shè)置“系統(tǒng)Handler控制及狀態(tài)寄存器(SHCSR)”來使能非硬Fault異常。這個寄存器屬于系統(tǒng)控制模寄存器組(SCB)
3.1 Fault異常的控制寄存器
在這里有必要介紹一下系統(tǒng)控制模塊寄存器組(SCB)的成員,這個寄存器組的定義可以在core_cm3.h文件中,該文件屬于CMSIS Cortex-M3 內(nèi)核外設(shè)接口抽象層的一部分(關(guān)于不清楚CMSIS的,可以自行查找資料)。定義如下:
(1)定義系統(tǒng)控制寄存器組結(jié)構(gòu)體
/** @brief System Control Block (SCB) register structure definition */
typedef struct
{
__I uint32_t CPUID; /*!
__IO uint32_t ICSR; /*!
__IO uint32_t VTOR; /*!
__IO uint32_t AIRCR; /*!
__IO uint32_t SCR; /*!
__IO uint32_t CCR; /*!
__IO uint8_t SHP[12]; /*!
__IO uint32_t SHCSR; /*!
__IO uint32_t CFSR; /*!
__IO uint32_t HFSR; /*!
__IO uint32_t DFSR; /*!
__IO uint32_t MMFAR; /*!
__IO uint32_t BFAR; /*!
__IO uint32_t AFSR; /*!
__I uint32_t PFR[2]; /*!
__I uint32_t DFR; /*!
__I uint32_t ADR; /*!
__I uint32_t MMFR[4]; /*!
__I uint32_t ISAR[5]; /*!
} SCB_Type;
(2) 定義系統(tǒng)控制寄存器組物理空間基地址
(3) 定義指向系統(tǒng)控制寄存器組的指針
#define SCB ((SCB_Type *)SCB_BASE) /*!
通過以上三步,我們就可以使用結(jié)構(gòu)體指針SCB來訪問系統(tǒng)控制寄存器組的寄存器了,比如給系統(tǒng)控制寄存器SCR賦值:SCB->SCR=0xFF;
SCB->CCR寄存器控制除數(shù)為零和未對齊內(nèi)存訪問是否觸發(fā)用法Fault。
SCB->SHCSR寄存器可用來使能非硬Fault異常。如果一個非硬Fault異常被禁能并且相關(guān)Fault發(fā)生,這時異常會升級為硬Fault。SCB->SHP寄存器組控制異常的優(yōu)先級。
Fault異常控制寄存器列表:
地址/訪問
寄存器
復(fù)位值
描述
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