stm32 hard fault及堆栈探究

在调试RTC过程中，程序在主循环中执行两次后就进入hard fault的while(1)中断，keil显示调试窗口显示imprecise data bus error。完善RTC配置的时序也无济于事。网上查到一些hard fault的资料：

STM32F10xxx Cortex-M3 programming manual>2.3.2对hard fault, bus fault等有具体的解释。keil的网站上也有概括性的解释：hard fault由bus fault, memory management fault或usage fault引起，前者有固定的仅次于NMI的高优先级；调试过程中出现的bus error属于bus fault，是取指或取值时的内存错误。ST论坛上对于hard fault的讨论，大牛们说:

是由于读写了一个非法位置，

“100% of the hard faults Ive had are caused by variables accessing out of bounds.”，

"The Cortex-M3 pushes fault context on to the stack (some 8 dwords as I recall), I think Joseph Yiu has some example of instrumenting this. This could should permit you to determine the faulting PC. With this and the register info, and a map file you should be able to zero in on what is going on.

MRS R0, PSP ; Read PSP
LDR R1, [R0, #24] ; Read Saved PC from Stack" 能看到出错的PC值倒是一个很方便的事情，不过还没试过。

回头看自己的程序，从最简逻辑开始烧写运行，发现当增加到在Time_Display()时进入了hard fault。检查代码，函数中定义了一个char类型数组，用于存放需要显示到LCD上的时间字符串，但数组长度小于字符串长度。增大长度，就解决了问题。果然如大牛们所说，问题存在于数组越界。

之前我也犯过类似错误，可当时的现象是，串口实际发出的数据和数组中的数据相比，后半部分时对时错。当时的变量为全局变量，此处变量为局部变量。查到如下说明：“一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分: 1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放. 4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放. 5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。”全局变量储存在全局区，它的越界将影响其他变量的值，对程序运行不会有致命影响。局部变量在栈中，同时入栈的还有函数的回退地址，函数参数等。本次出现问题的代码段为：

1. voidTime_Show(void)
2. {
3. while(1)
4. {
5. /*If1shasbeenelapased*/
6. if(TimeDisplay==1)
7. {
8. uint32_tCounter=0;
9. Counter=RTC_GetCounter();
10. Time_Display(Counter);
11. TimeDisplay=0;
12. }
13. }
14. }
16. voidTime_Display(uint32_tTimeVar)
17. {
18. uint32_tTHH=0,TMM=0,TSS=0;
19. charbuf[10];
20. /*ResetRTCCounterwhenTimeis23:59:59*/
21. if(TimeVar==0x0001517F)
22. {
23. RTC_WaitForLastTask();
24. RTC_SetCounter(0x0);
25. /*WaituntillastwriteoperationonRTCregistershasfinished*/
26. RTC_WaitForLastTask();
27. }
29. /*Computehours*/
30. THH=TimeVar/3600;
31. /*Computeminutes*/
32. TMM=(TimeVar%3600)/60;
33. /*Computeseconds*/
34. TSS=(TimeVar%3600)%60;
36. /*sprintf(buf,"0x%08x",buf);
37. sprintf(buf,"0x%08x",&TimeVar);
38. sprintf(buf,"0x%08x",&THH);
39. sprintf(buf,"0x%08x",&TMM);
40. sprintf(buf,"0x%08x",&TSS);
41. */
42. sprintf(buf,"%0.2d:%0.2d:%0.2d",THH,TMM,TSS);
43. LCD_DisplayStringLine(LCD_LINE_1,buf);
44. }

在Time_Display()中通过用sprintf将地址赋值给变量（即代码中注视掉的sprintf语句），并在LCD上显示的办法观察到，栈内的变量分布情况为：

可以看出，栈从内存地址高位向低位生长，参数在栈底，变量按照定义的顺序依次往上摞。系统给buf多留了两字节的空间，其余变量（包括函数参数timevar和局部变量TXX）在内存中依次紧密排列，没有出现windows中将函数回退地址的入栈时间放于参数之后，使参数和变量之间有四字节空隙的情况。这说明函数的回退地址和一些寄存器的入栈保存另有其他时机。同时注意到，代码中有用sprintf取得变量地址的语句时，工作正常，不会进入hardfault。因此有必要比较两段代码对内存空间造成的影响。

1. 进入hard fault是在Time_Show()