随机HardFaults - STM32F4 - FreeRTOS

Question

我有一个运行FreeRTOS的STM32F4板(上面有3个任务)，我每使用15-50分钟就会得到一个HardFault。

我的硬件:3个编码器，6个模拟输入，10个数字输入和3个直流电机的PWM输出。

一开始，我认为是一些StackOverflow，然后我为每个任务实现了uxTaskGetStackHighWaterMark();，并检查了它不是它。

然后我实现了一些HardFault处理程序：

   void HardFault_Handler(void)
{
    __asm volatile
    (
            " tst lr, #4                                                \n"
            " ite eq                                                    \n"
            " mrseq r0, msp                                             \n"
            " mrsne r0, psp                                             \n"
            " ldr r1, [r0, #24]                                         \n"
            " ldr r2, handler2_address_const                            \n"
            " bx r2                                                     \n"
            " handler2_address_const: .word prvGetRegistersFromStack    \n"
    );
}

void prvGetRegistersFromStack( uint32_t *pulFaultStackAddress )
{
    volatile uint32_t CFSRValue = SCB->CFSR;
    volatile uint32_t HFSRValue = SCB->HFSR;
    char stepError [100] = "";
    if ((HFSRValue & (1 << 30)) != 0) {
        CFSRValue >>= 16;
        if((CFSRValue & (1 << 9)) != 0) strcpy(stepError," Divide by zero");
        if((CFSRValue & (1 << 8)) != 0) strcpy(stepError," Unaligned access");
        if((CFSRValue & (1 << 3)) != 0) strcpy(stepError," No coprocessor UsageFault" );
        if((CFSRValue & (1 << 2)) != 0) strcpy(stepError," Invalid PC load UsageFault");
        if((CFSRValue & (1 << 1)) != 0) strcpy(stepError," Invalid state");
        if((CFSRValue & (1 << 0)) != 0) strcpy(stepError," Undefined instruction");
    }

    volatile uint32_t r0;
    volatile uint32_t r1;
    volatile uint32_t r2;
    volatile uint32_t r3;
    volatile uint32_t r12;
    volatile uint32_t lr; /* Link register. */
    volatile uint32_t pc; /* Program counter. */
    volatile uint32_t psr;/* Program status register. */

    r0 = pulFaultStackAddress[ 0 ];
    r1 = pulFaultStackAddress[ 1 ];
    r2 = pulFaultStackAddress[ 2 ];
    r3 = pulFaultStackAddress[ 3 ];

    r12 = pulFaultStackAddress[ 4 ];
    lr = pulFaultStackAddress[ 5 ]; 
    pc = pulFaultStackAddress[ 6 ];
    psr = pulFaultStackAddress[ 7 ];
    GPIO_WriteLed(0,1);
    for(int i=0;i<=10;i++)
    {
        PWM_Change_DutyCycle(i,0);
    }
    for(;;);
}

从这个实现中，我得到了那些结果(每个结果都是一个HardFault，有时PC是0)，这些结果看起来非常随机(对我来说)：

1- if((CFSRValue & (1 << 1)) != 0) strcpy(stepError," Invalid state"); pc=0

2- if((CFSRValue & (1 << 0)) != 0) strcpy(stepError," Undefined instruction");
    0800807d: ...IncrementTick+252   ldr     r3, [r7, #8]   -  pc=134250621 - lr=2779096485


3-  if((CFSRValue & (1 << 8)) != 0) strcpy(stepError," Unaligned access");
    0800d63b: MX_ADC1_Init+290       ldr     r3, [pc, #240]  ; (0x800d72c <MX_ADC1_Init+532>)


4-  if((CFSRValue & (1 << 1)) != 0) strcpy(stepError," Invalid state");
        addr 0

5-080124c9: SysTick_Handler+8      bl      0x80072cc <osSystickHandler>


6-  if((CFSRValue & (1 << 0)) != 0) strcpy(stepError," Undefined instruction");
    08012521: SysTick_Handler+8      bl      0x80072cc <osSystickHandler>

致以敬意，

Answer 1

1. 这个问题没有明确说明，但据我所知，这个帖子并不是关于硬故障是从哪里来的，而是关于到目前为止所显示的测试想法是否正确，以及还可以做些什么来定位错误。
2. 这个问题现在已经很老了，但这块板的目的是帮助其他有同样问题的人，所以让我们带着对此类问题的普遍兴趣阅读Q&AQ。

为了追溯问题，以下策略可以帮助您：

• 如果您可以应用跟踪硬件(因为HW目标支持它，并且您有足够的昂贵设备...)，请使用它:芯片外ETM跟踪和硬故障处理程序中的经典断点，您的搜索可能会在50分钟后进行。

我猜在目前的情况下，这些条件没有得到满足。尽管如此，还是有一些专业项目，在这些项目中，设计另一个PCB并购买一个好的调试/跟踪适配器比让一些开发人员搜索几周要便宜。也许具有完全JTAG/TPIU访问权限的STM32评估板是您的部分解决方案...

• 有相当多的错误模型，其中硬故障处理程序报告给您的地址与错误的来源无关。不过，通过检查(使用内存映射)地址属于哪个函数或变量/缓冲区，您可能会得到一些有用的想法。通过在模块之间放置未使用的“间隔”缓冲区(一个或几个单词就足够了)来修改错误环境，然后重新运行测试。如果你写了一些神奇的模式到这些未使用的区域，你可以监视它们的损坏，并使用它们作为"canaries“来检测错误发生在哪个上下文中。

• 如果这不起作用，请逐步停用软件的不同组件，并在硬故障消失时重新运行并检查。如果还没有，你可能需要一些自动化的耐力测试环境，这样你的努力(和搜索时间)就不会爆炸。

• 据我所知，所有的STM32F4都有一个内存保护单元。你能激活它吗？