目錄

前言

一、程序跑飛原因

二、調(diào)試工具

2.1Registers工具

2.2 Memory工具

2.3?Disassembly工具

2.4?Call Stack工具

三、找到程序跑飛位置

方式一、

方式二、

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前言

我們初學(xué)STM32的時(shí)候代碼難免會(huì)出現(xiàn)疏忽，導(dǎo)致程序跑飛，不再正常運(yùn)行，那么都是什么情況會(huì)導(dǎo)致STM32程序跑飛呢？

一、程序跑飛原因

軟件導(dǎo)致STM32跑飛（程序失控或死機(jī)）的原因有多種，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 中斷處理不當(dāng)：

   • 未響應(yīng)或清除中斷標(biāo)志：如果打開了某個(gè)中斷但沒有及時(shí)響應(yīng)和清除中斷標(biāo)志，程序可能會(huì)持續(xù)進(jìn)入中斷，造成死機(jī)假象。
   • 中斷變量處理不妥：如果定義了某些會(huì)在中斷中修改的全局變量，但沒有正確管理這些變量（如使用volatile關(guān)鍵字聲明，或在讀取前關(guān)閉全局中斷），可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或程序異常。

2. 堆棧溢出：

   • 當(dāng)項(xiàng)目代碼量較大時(shí)，如果默認(rèn)的堆棧設(shè)置過小，或者程序中存在大量的函數(shù)調(diào)用和局部變量，可能導(dǎo)致堆棧溢出，使程序跑飛。

3. 不合理的內(nèi)存操作：

   • 內(nèi)部Flash存儲(chǔ)操作不當(dāng)：不合理的Flash內(nèi)存操作也可能導(dǎo)致程序死機(jī)。
   • 數(shù)組越界：如果在使用數(shù)組時(shí)沒有控制好下標(biāo)，導(dǎo)致數(shù)組越界，可能會(huì)意外修改系統(tǒng)的寄存器或數(shù)據(jù)，造成程序失控。

4. 死循環(huán)：

   • 程序中存在的無條件的死循環(huán)（如while(1)循環(huán)中缺少跳出條件）也可能導(dǎo)致程序無法繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。

5. 看門狗未喂或未關(guān)閉：

   • 如果使用了看門狗功能但沒有在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候喂狗，或者看門狗被意外開啟但沒有關(guān)閉，都可能導(dǎo)致程序被頻繁復(fù)位。

二、調(diào)試工具

我們要發(fā)現(xiàn)程序在哪跑飛了，肯定是要借助調(diào)試工具了，以下幾個(gè)工具是我們需要用到的。

2.1Registers工具

(1)通用寄存器（R0~R12）

• R0~R7：這些是低組寄存器，所有指令都可以訪問。它們的大小為32位，復(fù)位后的初始值不定。
• R8~R12：這些是高組寄存器，只有部分的16位Thumb指令可以訪問，而32位Thumb-2指令則不受限制。它們的大小同樣為32位，復(fù)位后的初始值也不定。

(2)特殊功能寄存器

• 堆棧指針（SP）：也稱為R13，在Cortex-M4內(nèi)核中，有兩個(gè)堆棧指針——主堆棧指針（MSP）和進(jìn)程堆棧指針（PSP）。MSP用于異常服務(wù)例程和需要特權(quán)訪問的應(yīng)用程序代碼，而PSP則用于常規(guī)的應(yīng)用代碼。
• 連接寄存器（LR）：即R14，主要作用是保存子程序的返回地址，以便在執(zhí)行完子程序時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場。
• 程序計(jì)數(shù)器（PC）：即R15，用于指示當(dāng)前執(zhí)行的指令地址。在Cortex-M系列中，由于采用指令流水線技術(shù)，讀取PC會(huì)返回當(dāng)前指令地址+4（以兼容Thumb代碼）。

(3)程序狀態(tài)寄存器（xPSR）

xPSR是程序狀態(tài)寄存器，它又被分為三個(gè)子狀態(tài)寄存器：

• 應(yīng)用程序狀態(tài)寄存器（APSR）
• 中斷狀態(tài)寄存器（IPSR）
• PRIMASK：只有1個(gè)位，置1時(shí)關(guān)閉所有可屏蔽的異常。
• FAULTMASK：只有1個(gè)位，置1時(shí)只有NMI（非屏蔽中斷）可以響應(yīng)。
• BASEPRI：8位寄存器，定義了被屏蔽優(yōu)先級的閾值。

(4)控制寄存器（Control）

控制寄存器用于控制FPU（浮點(diǎn)單元）的激活、堆棧指針的選擇以及線程模式的特權(quán)級等。

2.2 Memory工具

Memory Window是Keil調(diào)試環(huán)境中的一個(gè)窗口，它提供了對程序內(nèi)存的直接訪問。通過這個(gè)窗口，你可以查看內(nèi)存中的字節(jié)、字、雙字等數(shù)據(jù)，并可以實(shí)時(shí)修改這些數(shù)據(jù)以測試程序的行為。這對于調(diào)試和驗(yàn)證程序中的內(nèi)存訪問、堆棧使用、變量存儲(chǔ)等問題非常有幫助。

2.3?Disassembly工具

在Disassembly窗口中，你可以看到程序的反匯編代碼。這些代碼是程序在CPU上實(shí)際執(zhí)行的指令的文本表示。你可以滾動(dòng)窗口來查看不同的部分，或者使用窗口中的搜索功能來定位特定的代碼或地址。

2.4?Call Stack工具

Call Stack（調(diào)用堆棧）界面是一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)試工具，它允許開發(fā)者查看程序執(zhí)行過程中函數(shù)調(diào)用的順序和當(dāng)前的位置。Call Stack窗口將顯示當(dāng)前函數(shù)調(diào)用的堆棧。這包括每個(gè)函數(shù)的調(diào)用順序、每個(gè)函數(shù)的名稱（如果可用）以及調(diào)用該函數(shù)的地址。你可以看到程序是如何從main函數(shù)開始，逐步調(diào)用其他函數(shù)，直到達(dá)到當(dāng)前執(zhí)行點(diǎn)的。

三、找到程序跑飛位置

介紹完了程序跑飛的原因以及調(diào)試工具以后，接下來我為大家說一下如何找到程序跑飛的位置，有兩種方式。

方式一、

（1）在HardFault_Handler這個(gè)函數(shù)里面打上斷點(diǎn)，程序跑飛都會(huì)進(jìn)入這個(gè)中斷。

（2）在Registers工具中找到R13的值。

（3）在Memory工具中搜索剛才R13的值，然后找到0800開頭的值。

（4）在Disassembly工具中右鍵選擇Show Disassembly at Address，然后將0x08001548復(fù)制進(jìn)去，點(diǎn)GO TO，就找到程序在哪跑飛了。

方式二、

?（1）和上面第一步一樣，在HardFault_Handler這個(gè)函數(shù)里面打上斷點(diǎn)。

（2）程序進(jìn)入斷點(diǎn)以后，先點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，然后停止運(yùn)行程序，打開Call Stack工具，找到HardFault_Handler，然后右鍵選擇 show Caller Code就可以找到跑飛之前運(yùn)行的代碼了。

注意：

（1）方式一和方式二都需要先在HardFault_Handler打斷點(diǎn)才能進(jìn)行

（2）方式二不停止程序不會(huì)出現(xiàn)show Caller Code

（3）如果是堆棧溢出方式一二均無效，因?yàn)檫@兩個(gè)方式都是通過堆棧進(jìn)行尋址的。