在嵌入式開發(fā)人員看來，在Arm Cortex-M微控制器上調(diào)試最糟糕、最煩人的故障之一是硬故障。如果你幸運(yùn)的話，在你犯了一些非常明顯的錯誤之后，這個硬錯誤就會出現(xiàn)，你可以很快地撤銷它。在這篇文章中，我們將詳細(xì)介紹用來確定原因和糾正硬故障的過程。

　　不精確的錯誤

　　當(dāng)發(fā)生硬故障時，嵌入式開發(fā)人員別無選擇，只能深入微控制器，檢查故障寄存器。深入研究的第一個寄存器是可配置故障狀態(tài)寄存器(CFSR)。CFSR由三個故障寄存器組成：

　　l MemManage故障狀態(tài)

　　l 總線故障狀態(tài)

　　l 使用故障狀態(tài)

　　這些寄存器一起可以幫助我們開始理解為什么會有故障。

　　不幸的是，存儲在這些寄存器中的值并不總是決定性的或有用的，這取決于硬故障。例如，檢查CFSR寄存器的值時，它被設(shè)置為0x400。下面的圖1詳細(xì)說明了CFSR中各個位的含義。值0x400是一個不精確的錯誤!

　　不精確錯誤是一種異步錯誤，是由于優(yōu)先級問題、禁用錯誤、內(nèi)存訪問問題等而導(dǎo)致的總線錯誤。不精確故障的問題是，嵌入式開發(fā)人員不能相信其他故障寄存器包含任何關(guān)于故障原因的直接或有價值的信息!沒錯，在這一點(diǎn)上，你是在還原代碼或猜測和隨機(jī)嘗試不同的創(chuàng)可貼來嘗試和修復(fù)問題。

　　從不精確到精確的誤差

　　值得慶幸的是，當(dāng)你遇到一個不精確的錯誤導(dǎo)致你的硬故障時，并沒有失去一切。不精確的錯誤可能是由于CPU使用內(nèi)部緩沖區(qū)來緩存指令造成的。如果緩沖區(qū)被禁用，執(zhí)行的每條指令都將線性執(zhí)行。結(jié)果將是不精確的錯誤變成精確的錯誤，并且所有其它故障寄存器可以幫助識別故障。

　　禁用緩沖器的步驟非常簡單。開發(fā)人員可以通過設(shè)置ACTLR寄存器中的DISDEFWBUF來禁用寫緩沖器。執(zhí)行此操作的代碼如下所示:

　　SCN SCB-> ACTLR | = SCN SCB _ ACTLR _ DISDEFWBUF _ Msk;

　　除了禁用寫緩沖器之外，確保在SHCSR寄存器中啟用使用、總線和存儲器故障也是一個好主意。嵌入式開發(fā)人員使用以下C代碼片段可以啟用這些故障:

　　// Enable Usage-/Bus-/Mem Faults

　　SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk

　　| SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk

　　| SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk;

　　編譯代碼，然后重新運(yùn)行代碼。希望不精確的錯誤現(xiàn)在是一個精確的錯誤，它使我們能夠更深入地挖掘硬故障的原因。

　　調(diào)試精確錯誤

　　現(xiàn)在我們有了精確的誤差，我們可以檢查CFSR寄存器中的其他位。在這種情況下，唯一設(shè)置的另一位是BFARVALID位。BFARVALID位告訴我們，存儲在BFAR寄存器中的總線地址是一個有效地址，并且可以告訴我們是什么導(dǎo)致了我們的故障。最初，僅通過BFARVALID位置位，我們就可以推斷出總線故障導(dǎo)致了硬故障。

　　本例中，BFAR寄存器(總線故障地址寄存器)保存的值為0x100000。有意思!當(dāng)總線試圖訪問地址0x100000時，為什么處理器會出錯?對微控制器存儲器映射的快速調(diào)查顯示，存儲器地址0x100000并不存在!在這種情況下，閃存從0x0到0x100000。處理器應(yīng)該在拋出錯誤，但是為什么編譯器在內(nèi)存空間之外生成指令?

　　結(jié)論

　　如果你沒有使用正確的流程，排除微控制器上的硬故障可能會很困難。在這篇文章中，我們看到開發(fā)人員可以使用CFSR寄存器來識別他們的硬故障的原因。在更復(fù)雜的情況下，嵌入式開發(fā)人員可能需要禁用CPU寫緩沖區(qū)來將不精確的錯誤變?yōu)榫_的錯誤。一旦做到這一點(diǎn)，識別問題的時間就會大大縮短。希望這能幫助你快速解決你或你的團(tuán)隊(duì)將來可能遇到的任何困難。