【最主要的基础部分:寄存器+物理地址表示法+Debug】

本文围绕8086CPU展开,介绍了其14个16位寄存器,如通用寄存器AX等。阐述了用段地址和偏移地址合成20位物理地址的方法及内存分段表示。还详细说明了Debug工具的使用,包括启动及R、D、E、U、A、T、Q等命令的功能和操作步骤。

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1.寄存器

8086CPU有14个寄存器:
通用寄存器:AX、BX、CX、DX
变址寄存器:SI、DI
指针寄存器:SP、BP
指令指针寄存器:IP
段寄存器:CS、SS、DS、ES
标志寄存器:PSW
8086CPU所有的寄存器都是16位的,可以存放两个字节。

通用寄存器——以AX为例

1.最大值:2的16次方-1(FFFFH)
例:在AX中存储18D:
12H:10010B
2.通用寄存器分为两个独立的8位寄存器使用,AX可以分为AH和AL,同理BX、CX、DX
3.“字”在存储器中的存储:8086的字长为16bit
这个字的高位字节存在这个寄存器的高8位寄存器
这个字的低位字节存在这个寄存器的低8位寄存器

2.物理地址

8086CPU的解决办法

用两个16位地址(段地址、偏移地址)合成一个20位的物理地址。

地址加法器合成物理地址的方法

物理地址=段地址✖16+偏移地址(即段地址左移4位+偏移地址)

内存分段表示法

如:10000H到100FFH单元组成一个段
起始地址:10000H
段地址:1000H;大小:100H

如:10000H到1007FH单元组成一个段,10080H到100FFH单元组成一个段
起始地址:10000H和10080H
段地址:1000H和1008H,大小:80H

1.段地址✖16必然是16的倍数,所以一个段的起始地址也一定是16的倍数
2.偏移地址位16位,16位地址的寻址能力为64K,所以一个段的长度最大为64K

物理地址段地址偏移地址
21F60H2000H1F60H
2100H0F60H
21F0H0060H
21F6H0000H
1F00H2F60

在8086PC机中存储单元地址的表示方法
如:数据在21F60单元中,段地址是2000H,说法:
(1)数据存在内存2000:1F60单元中
(2)数据存在内存的2000H段中的1F60H单元中

段地址很重要!——用专门的寄存器存放段地址
4个段寄存器:
CS——代码段寄存器
DS——数据段寄存器
SS——栈段寄存器
ES——附加段寄存器

3.Debug

启动Debug

在DOS提示符下输入命令:debug
在DOSBox下

1.用R命令查看、改变CPU寄存器的内容

1.r——查看寄存器内容
在这里插入图片描述

2.r 寄存器名——改变指定寄存器内容
在这里插入图片描述

2.用D命令查看内存中的内容

1.d——列出预设地址内存处的128个字节的内容
在这里插入图片描述
2.d 段地址:偏移地址——列出内存中指定地址处的内容
请添加图片描述
d 段地址:偏移地址 结尾偏移地址——列出内存中指定地址范围内的内容
请添加图片描述

3.用E命令改变内存中的内容

1.e 段地址:偏移地址 数据1 数据2 …
在这里插入图片描述

2.e 段地址:偏移地址
逐个寻问式修改
空格——接受,继续
回车——结束

4.用U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

有汇编指令
mov ax,0123H
mov bx,0003H
mov ax,bx
add ax,bx
对应的机器码为
B8 23 01
BB 03 00
89 D8
01 D8
步骤
1.e 地址 数据——写入
2.d 地址——查看
3.u 地址——查看代码
在这里插入图片描述

5.用A命令以汇编指令的格式在内存中写入机器指令

有汇编指令
mov ax,0123H
mov bx,0003H
mov ax,bx
add ax,bx
对应的机器码为
B8 23 01
BB 03 00
89 D8
01 D8
步骤
a 地址——写入汇编指令
d 地址——查看数据
u 地址——查看代码
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

6.用T命令执行机器指令

t——执行CS:IP处的指令
mov ax,0123H
mov bx,0003H
mov ax,bx
add ax,bx
在这里插入图片描述

6.用Q命令退出Debug

<think>好的,我现在需要回答用户关于STM32发生硬故障进入HardFault_Handler的原因及解决方法。首先,我得回忆一下相关的知识,并结合提供的引用内容来组织答案。 用户的问题主要集中在原因解决方案上,所以我需要先列出常见的原因,然后对应每个原因给出解决方法。引用中有提到内存溢出、堆栈溢出、硬件错误等,这些可以作为主要原因分类。引用[4]提到内存溢出、访问越界、堆栈溢出硬件电路错误,引用[3]提到程序错误或硬件故障,引用[5]提到可能的内存问题但排除了hex文件大小的问题。需要把这些信息整合起来。 接下来,解决方案部分需要对应原因逐一说明。例如,内存溢出可以通过静态分析工具检查数组越界,堆栈溢出则调整堆栈大小,硬件错误需要检查电路连接等。引用中的调试方法,如使用LR寄存器值分析,或者IDE的调试技巧(如引用15提到的),都应该包含在内。 另外,引用[3]提到确认硬件错误类型的方法,比如查看CFSR寄存器,这需要详细解释步骤。引用[5]中用户尝试了计算hex文件大小使用DEBUG方法,虽然问题未解决,但提供了解决方案,这可能涉及到代码优化或任务堆栈调整。 需要确保回答结构清晰,分点列出原因对应的解决方法,并引用相关引用来源。可能还需要补充一些实际操作的步骤,比如如何调整堆栈大小,如何使用调试工具等。同时,按照用户要求,生成相关问题放在最后。 需要检查是否符合格式要求:行内数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,但当前问题可能不需要数学公式,所以可能不需要添加。确保使用中文,正确引用每个点后的来源,如[^1]、[^4]等。 最后,生成的相关问题要围绕STM32的HardFault处理,可能涉及调试工具使用、寄存器分析、RTOS任务配置等,参考用户提供的示例问题来设计。</think>### STM32发生HardFault_Handler的原因及解决方案 #### 一、常见原因分析 1. **内存访问越界或溢出** - 数组越界、指针错误或动态内存分配错误可能导致非法内存访问,触发硬件错误[^4][^5]。 - 示例:未初始化指针或访问已释放的内存区域。 2. **堆栈溢出** - 任务堆栈分配不足(尤其在FreeRTOS等多任务系统中)会导致程序指针失控,进入死循环[^2][^4]。 - 示例:新增任务后未调整堆栈大小,导致任务切换时溢出[^2]。 3. **硬件电路故障** - 电源不稳定、外设配置冲突(如时钟频率错误)或物理连接问题可能直接引发硬件错误[^3][^4]。 - 示例:未正确配置GPIO模式直接操作外设。 4. **未对齐的内存访问** - 对非对齐地址进行强制类型转换(如`uint32_t* ptr = (uint32_t*)0x1001`)会触发HardFault。 5. **中断处理异常** - 中断服务函数未及时清除标志位,或优先级配置冲突导致嵌套中断错误。 --- #### 二、调试与解决方案 1. **定位错误触发点** - **方法1**:在Debug模式下,进入HardFault后查看`Call Stack`或`LR寄存器`值,回溯错误代码位置[^5]。 - **方法2**:通过`CFSR(Configurable Fault Status Register)`寄存器分析错误类型: - `BFARVALID`位为1时,`BFAR`寄存器记录非法访问地址。 - 使用以下代码读取寄存器值: ```c void HardFault_Handler(void) { uint32_t cfsr = SCB->CFSR; uint32_t bfar = SCB->BFAR; while(1); } ``` 2. **解决内存问题** - 使用静态分析工具(如Cppcheck)检查数组越界指针错误。 - 启用内存保护单元(MPU)限制非法访问区域[^3]。 3. **调整堆栈大小** - 在FreeRTOS中,检查任务堆栈分配: ```c xTaskCreate(task_func, "Task", 512, NULL, 1, NULL); // 调整512为更大值 ``` - 修改启动文件(如`startup_stm32f4xx.s`)中的`Stack_Size`值: ```assembly Stack_Size EQU 0x2000 ; 原值0x400可能不足 ``` 4. **排查硬件问题** - 检查电源电压稳定性(如使用示波器观测VDD波形)。 - 验证外设时钟配置(通过STM32CubeMX重新生成初始化代码)。 5. **优化代码结构** - 减少递归或深层次函数调用,避免堆栈压力[^5]。 - 对复杂计算(如神经网络拟合)进行分块处理,或启用编译器优化(-O2)[^5]。 --- #### 三、引用关键操作示例 - **FreeRTOS任务调试**:若新增任务后触发HardFault,需优先检查该任务的堆栈分配资源共享机制。 - **寄存器分析法**:通过`SCB->CFSR`的位字段判断错误类型(如`DACCVIOL`表示数据访问违规)。 ---
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