血案現場描述:
程序下載到程序之后,沒有正常運行。
懷疑下載過程或者程序出現問題,但是同樣的工具,同樣的程序,下載到另一塊單片機沒有任何問題。
那么問題出在哪?
方法嘗試:
遇到詭異的問題時,魚鷹都是建議直接在線調試。
因為下載過程是正常的,說明調試器可以正常連接單片機,同時單片機也可以正常工作,否則調試器無法連接單片機并下載。
(通過以下界面,可以查看調試器是否已連接,包含調試器的產品序列號,固件版本等,右邊窗口表示連接的單片機芯片 ID 信息,目前這個界面因為沒有調試器,沒有相關信息)
因為調試器可以正常連接芯片,那么進入在線調試模式就是順理成章的事情了。
當你在線調試時,你會發現如下窗口:
(該圖是一個群友的截圖,放在這里方便描述)
通過上一篇筆記《編譯優化:這些鍋俺不背!》我們可以知道,這個工程下載的工程應該是正確的,MDK 也可以正常設置斷點位置。
但奇怪的是,程序竟然沒有停在斷點處。這是個很詭異的問題。
同時這個現象也解釋了為什么程序工作不正常,既然程序沒有運行到 main 函數,那么肯定無法正常工作。
有經驗的工程師應該都知道,main 函數并不是單片機運行的第一條指令,所以我們就會懷疑是否是中斷向量表有問題(第一條指令地址存放在中斷向量處)。
但是根據前面所說,這個程序下載到別的單片機是正常運行的,所以可以排除這個原因。
那么這個問題到底是怎么回事?
我們其實可以從調試截圖中得到另一個信息,單片機在 0x1FFFxxxx 地址處運行(正常應該在 0x0800xxxx)?。。?/p>
并且當你單步運行時,你會發現匯編指令是可以執行的。同時我們可以看到匯編指令是正常的,并不都是 0 或者 0xff,這些數據能夠被解析器正確解析成匯編指令。
這就說明一個問題,單片機確實在運行指令,只不過,我們無法通過 MDK 看到源碼,也無法進行源碼級別的調試。
分析到這里,有經驗的道友應該有點方向了。
在單片機中,還有什么代碼是可以被執行,我們用戶又沒有源碼的?
沒錯,就是芯片生產時固化在單片機內部的 ISP 程序。
很多時候,當我們沒有合適的調試器更新程序時,我們會選擇使用串口下載程序。
并且我們很清楚如何通過設置 boot0 引腳來完成升級,我們也很清楚單片機中有一段代碼專門干這事,而每一本芯片參考手冊里也都寫了如何使用串口升級。
但是我們卻不知道這段程序到底位于哪里?我們無法親眼看到這段程序執行并把我們的程序下載到單片機中。
所以當我們看到問題截圖時,我們無法第一時間明白:單片機正在執行串口升級程序。
(事實上,我們可以從參考手冊看到系統存儲地址的空間)
到此,我們應該知道單片機為什么不能正常工作了,因為它跑錯地方了!
那為啥會運行到系統存儲器去了呢?
肯定和開機時 boot 引腳電平有關。
問題解決:
既然定位到 boot 引腳電平可能有問題,那么就可以通過檢查 boot 情況來確定問題。
最終那位群友說是因為貼片時貼錯了位置,導致應該設置為低電平卻設置成高電平導致。
確實,這個群友經過我的提醒定位到問題了,但是現場情況可能比那位群友的要糟糕。
比如,魚鷹在第一次遇到這個問題時,也是出現了同樣的現象,但是那時的單片機 boot0 使用萬用表檢測的電壓確實是低電平,但它還是到系統存儲區執行了(那時并不知道這是 ISP 程序,只知道執行位置錯了,當問題解決了,魚鷹才曉得這段代碼是干啥的)。
一般人遇到這種問題,可能就不知所措,開始繼續懷疑是不是自己軟件的問題了。但魚鷹不同,摸爬滾打多年,經驗豐富(自夸,哈哈),堅信自己的判斷:一定是 boot 0 引腳問題。
所以,魚鷹拿來示波器(為什么要使用示波器?我們要知道,萬用表只能檢測出平均的電壓,瞬間的電平變化,萬用表是無法發現的),從上電開始觀察。
因為問題復現率很高,魚鷹很快通過示波器的單次觸發功能發現了在上電那一刻,boot0 引腳會突然出現一個高電平,如果此時剛好是單片機采樣 boot0 的時刻,那么單片機進入串口下載程序也就不奇怪了。
到此,身為軟件工程師的責任結束了,我們已經定位到有異常電平導致單片機工作不正常,此時就要由硬件工程師上場分析為什么會出現這個異常電平了。
至于異常電平是如何產生的,又是如何解決的,就不是我們軟件工程師要了解的了,畢竟我們不是專業的。
總結:
以上問題,在第一次遇到時,魚鷹確實一臉懵逼,但使用在線調試這個大殺器,再結合扎實的基礎,解決起來也不是那么困難。但是對于其他人而言,可能就是一件毫無頭緒的事情,可能嘗試各種方法還是一無所獲,畢竟其他硬件都沒有問題,只是 boot 引腳電平問題,而我們平時一般不會關注它。
正因為如此,每次遇到這種截圖,魚鷹都是讓他們檢查boot引腳再說。
而今天魚鷹記錄這個問題,就是希望讓更多人可以知道這個事(求轉發),從而更快的定位問題。
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原文標題:Boot 引腳引發的血案
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