1、摘要 Cortex-M內核實現了一個高效異常處理模塊，可以捕獲非法內存訪問和數個程序錯誤條件。本應用筆記從程序員角度描述Cortex-M Fault異常，并且講述在軟件開發周期中的Fault用法。 2、簡介 Cortex-M3（以下簡稱CM3）和Cortex-M4（以下簡稱CM4）內核的Fault異常可以捕獲非法內存方法和非法編程行為。Fault異常能夠檢測到以下情況： 總線Fault：在取址、數據讀/寫、取中斷向量、進入/退出中斷時寄存器堆棧操作（入棧/出棧）時檢測到內存訪問錯誤。 存儲器管理Fault：檢測到內存訪問違反了MPU定義的區域。 用法Fault：檢測到未定義的指令異常，未對齊的多重加載/存儲內存訪問。如果使能相應控制位，還可以檢測出除數為零以及其他未對齊的內存訪問。 硬Fault：如果上面的總線Fault、存儲器管理Fault、用法Fault的處理程序不能被執行（例如禁能了總線Fault、存儲器管理Fault、用法Fault異常或者在這些異常處理程序執行過程中又出現了Fault）則觸發硬Fault。 本應用筆記描述CM3和CM4的Fault異常用法。系統控制寄存器組中的寄存器可以控制Fault異常或者提供引發異常的原因信息。 更深入的文檔 完整的異常描述見《Cortex - M3 Technical Reference Manual》或者《Cortex -M4 Technical Reference Manual》，這兩本參考手冊都可以在中找到。 另一個很好的參考書是由Joseph Yiu編寫的《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3》 （這本書有中文版：宋巖譯的《ARM Cortex-M3權威指南》）。 3、Cortex-M Fault異常和寄存器 每個符合CMSIS規范的編譯器所提供的啟動文件（Startup_device）都會定義好設備所有的異常和中斷向量。這些向量表定義了異常或中斷處理程序的入口地址。下表給出了一個典型的向量表，Fault異常向量用藍色標注。 : : __Vectors DCD __initial_sp ; 棧頂 DCD Reset_Handler ; 復位處理程序入口 DCD NMI_Handler ; NMI 處理程序入口 DCD HardFaul t_Handler ; 硬Fault處理程序入口 DCD MemManage_Handler ; 存儲器管理處理程序入口 DCD BusFault_Handler ; 總線Fault 處理程序入口 DCD UsageFault_Handler ; 用法 Fault 處理程序入口 DCD 0 ; 保留 : : 通常總是使能硬Fault異常的，硬Fault異常具有固定的優先級，并且優先級高于其它Fault異常以及???斷，但低于NMI。硬Fault異常處理程序在以下情況下會被執行：其它非硬Fault異常（非硬Fault異常是指總線、存儲器管理和用法Fault 異常，下同。）被禁能，并且這些Fault異常被觸發；在執行一個非硬Fault異常處理程序???又產生非硬Fault異常。 所有非硬Fault具有可編程的優先級。當Cortex-M內核復位后，這些非硬Fault被禁能，你可以在應用軟件中通過設置“系統Handler控制及狀態寄存器（SHCSR）”來使能非硬Fault異常。這個寄存器屬于系統控制模寄存器組（SCB） 3.1 Fault異常的控制寄存器 在這里有必要介紹一下系統控制模塊寄存器組（SCB）的成員，這個寄存器組的定義可以在core_cm3.h文件中，該文件屬于CMSIS Cortex-M3 內核外設接口抽象層的一部分（關于不清楚CMSIS的，可以自行查找資料）。定義如下： （1）定義系統控制寄存器組結構體 /** @brief System Control Block (SCB) register structure definition */ typedef struct { __I uint32_t CPUID; /*! __IO uint32_t ICSR; /*! __IO uint32_t VTOR; /*! __IO uint32_t AIRCR; /*! __IO uint32_t SCR; /*! __IO uint32_t CCR; /*! __IO uint8_t SHP[12]; /*! __IO uint32_t SHCSR; /*! __IO uint32_t CFSR; /*! __IO uint32_t HFSR; /*! __IO uint32_t DFSR; /*! __IO uint32_t MMFAR; /*! __IO uint32_t BFAR; /*! __IO uint32_t AFSR; /*! __I uint32_t PFR[2]; /*! __I uint32_t DFR; /*! __I uint32_t ADR; /*! __I uint32_t MMFR[4]; /*! __I uint32_t ISAR[5]; /*! } SCB_Type; （2） 定義系統控制寄存器組物理空間基地址 （3） 定義指向系統控制寄存器組的指針 #define SCB ((SCB_Type *)SCB_BASE) /*! 通過以上三步，我們就可以使用結構體指針SCB來訪問系統控制寄存器組的寄存器了，比如給系統控制寄存器SCR賦值：SCB->SCR=0xFF； SCB->CCR寄存器控制除數為零和未對齊內存訪問是否觸發用法Fault。 SCB->SHCSR寄存器可用來使能非硬Fault異常。如果一個非硬Fault異常被禁能并且相關Fault發生，這時異常會升級為硬Fault。SCB->SHP寄存器組控制異常的優先級。 Fault異常控制寄存器列表： 地址/訪問 寄存器 復位值 描述