在ARM處理器中,如果一個程序產(chǎn)生了錯誤并且被處理器檢測到,這是就會產(chǎn)生錯誤異常。
錯誤是怎么發(fā)生的呢?
許多可能的原因都會引起錯誤發(fā)生,比如對于存儲器相關錯誤,總線系統(tǒng)的異常響應可以有以下原因:
訪問的地址非法;
由于傳輸?shù)念愋头欠ǎ偩€的從設備不接受此次傳輸(從設備決定)
由于傳輸未使能或初始化,總線的從設備無法進行此次傳輸(例如,如果外設的時鐘被關閉,那么訪問這個外設時,微控制器就可能會產(chǎn)生錯誤響應)。
當確定了硬件錯誤異常的直接原因以后,我們可能還得花費一些時間來確定問題的根源。例如,總線錯誤可以由很多種情況引發(fā),例如錯誤的指針操作、棧空間損壞、內存溢出、非法存儲器映射以及其他原因。
分析錯誤
根據(jù)錯誤類型的不同,通常能夠直接確定引起硬件錯誤異常的指令的位置。要實現(xiàn)這個目的,就需要知道進入硬件錯誤異常時的寄存器的內容,以及異常處理前壓入棧中的寄存器的內容。這些值中包含了程序返回地址,通過它也能知道引起錯誤的指令地址。
如果使用了調試器,那么可在工程中創(chuàng)建硬件錯誤異常處理,并且在其中添加一個用以暫停處理器的斷點指令;或者也可以在硬件錯誤異常處理的開始部分設置一個斷點,這樣當硬件錯誤發(fā)生時,處理器就會自動暫停。在處理器由于硬件錯誤暫停后,我們就可以嘗試著按照下面圖的流程對錯誤進行定位。
為了給分析提供更多的信息,也可以生成程序映像的匯編代碼,并且利用在棧幀中找到的PC值確定錯誤的位置。如果錯誤的地址為存儲器訪問指令,就應該檢查寄存器的值確定存儲器訪問的地址是否合法。除了檢查地址范圍,也應該確認存儲器的地址是否正確地對齊。
除了壓入棧中的PC值(返回地址),棧幀中也包含了其他有助于調試的寄存器值。例如,壓入棧的IPSR能夠反映處理器是否在進行異常處理,EPSR則代表了處理器狀態(tài)(EPSR的T位為0,則表示錯誤由意外切換至ARM狀態(tài)引起)。
棧中的LR也可能會提供一些信息,例如發(fā)生錯誤的函數(shù)的返回地址,錯誤是否發(fā)生在異常處理中,以及EXC_RETURN的值是否被異常破壞等。
另外,當前的寄存器值也可以提供有助于定位錯誤原因的各種信息,除了當前棧指針的值,當前的鏈接寄存器的值也可能有幫助。如果LR中為非法的EXC_RETURN的值,這就意味著它在前面異常處理中被錯誤地修改了。
CONTROL寄存器也可以提供幫助。在沒有OS的簡單應用程序中,進程棧指針(PSP)不會被用到,并且CONTROL寄存器會一直保持為0。如果CONTROL寄存器被設置為0x2(PSP用于線程狀態(tài)),這就意味著LR在之前的異常處理中被錯誤地修改了,或者棧內容被破壞導致了EXC_RETURN的值錯誤。
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原文標題:單片機的異常處理
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