【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.4 -- 如何使能 usagefault | memmange fault | bus fault 中断】

请阅读【嵌入式开发学习必备专栏 之 ARM Cortex-Mx专栏】

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背景

由于文章【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.2 – HardFault 问题定位 1】 中提到了HardFault 的发生是由于其它异常所升级导致的，所以就需要调查下如何是能其它异常中断。

异常使能配置

在 ARM Cortex-M33 核心上启用 UsageFault、MemManageFault 和 BusFault 异常的方法是通过设置系统控制块 (System Control Block, SCB) 中的配置寄存器。以下是如何启用这些异常中断的步骤：

1. 设置 SCB 中的 SHCSR (System Handler Control and State Register): - SCB->SHCSR 寄存器包含控制系统处理程序（如 UsageFault、MemManage 和 BusFault）的使能位。
2. 配置对应的使能位: - 通过设置 SCB->SHCSR 中的以下位来使能对应的异常：

• SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk：使能 MemManage 异常。
• SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk：使能 BusFault 异常。
• SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk：使能 UsageFault 异常。

以下是相应的代码示例：

#include "core_cm33.h" // 包含 CMSIS 核心寄存器定义和功能 
void EnableFaults(void) 
{ 
	// 使能 MemManage 异常 
	SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk; 

	// 使能 BusFault 异常 
	SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk; 

	// 使能 UsageFault 异常 
	SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk; 
} 

当你运行上面的代码后，MemManageFault、BusFault 和 UsageFault 异常将被使能，并且在相应的故障条件发生时，处理器将进入对应的异常处理程序。

还有一点需注意的是，在默认情况下，Cortex-M 处理器的 MemManage 和 BusFault 异常是使能的，但 UsageFault 异常可能默认是禁用的。因此，如果你希望捕获所有可能的异常状况，不要忘记使能 UsageFault 异常。

启用这些异常后，你还需要实现相应的异常处理函数（例如 MemManage_Handler、BusFault_Handler 和 UsageFault_Handler），以便在异常发生时执行适当的错误处理或恢复操作。

如果使用的是 RT-Thread 或其他类似的实时操作系统，通常这些异常处理函数已经由操作系统提供，或者你可以在操作系统框架内自定义它们。

【ARMv8M Cortex-M33 系列 7.2 – HardFault 问题定位 1】 中提到了提到了通过 CFSR 寄存器可以看到UFSR 位域 INVPC 置位了，所以接下来又需要调查下，这个是个什么东东？

UFSR 位域 INVPC 中的 “Invalid PC flag. Sticky flag indicating whether an integrity check error has occurred.

在 ARM Cortex-M33 微控制器系列中，UFSR（UsageFault Status Register）是一个寄存器，其中包含了使用错误（UsageFault）的状态信息。UFSR的位域 INVPC（Invalid PC Load UsageFault）是 UFSR 寄存器的一个特定标志位，用于捕获程序计数器 (PC) 载入时的完整性检查错误。

当 INVPC 标志被设置时，它表示处理器试图执行一个无效或损坏的指令。这通常是因为 PC 包含了一个非法的地址，这可能发生在以下情况：

• PC 被加载了一个未能正确对齐的地址。在 Cortex-M33 架构中，所有指令必须是 2 字节或 4 字节对齐的。如果 PC 的值不是 2 字节或 4 字节对齐的，会触发 INVPC 错误。

• PC 被加载了一个不能作为指令执行的地址。例如，如果 PC 被设置为指向一个数据区域或者一个禁止执行的内存区域，将无法执行有效指令，从而导致完整性错误。

INVPC 是一个粘滞（sticky）标志，这意味着一旦设置，它将保持被设置的状态，直到软件明确清除它。这允许在调试期间或通过故障处理例程来检测到这类问题的发生。

如果在 Cortex-M33 微控制器上触发了一个 UsageFault，并且 INVPC 标志被设置，需要检查以下几点来确定问题的原因，并采取相应的解决措施：

• 检查程序计数器的当前值，查看它是否指向了一个有效的指令地址。
• 确认最近执行的指令和代码路径，检查有无可能导致 PC 被错误加载的逻辑。
• 审查你的代码，确保所有函数指针、中断向量和跳转地址都是有效且正确对齐的。
• 使用调试器进行单步执行，以更精确地定位导致 PC 载入无效地址的具体指令。

由于 INVPC 错误通常是严重的程序错误，可能需要对系统进行全面的审查和测试，以确保代码的健壮性和稳定性。