记一次STM32中HardFault问题的调试解决(INVPC, LR 0xFFFFFFF5)

STM32F103项目中使用了uCOS-II，出现一个致命问题：当只跑uCOS-II时，程序运行正常，一旦开启USB功能(或任何其它带高优先级中断的程序)，程序运行一段时间后就会死掉，时间是随机的。

通过keil启动程序，死机时停下来，看到死在HardFault_Handler中：

HardFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  HardFault_Handler          [WEAK]
                B       .
                ENDP

提示出现了硬件错误。

看下这时的寄存器：

注意其中的LR，它是一个奇怪的值0xFFFFFFF5，后面再介绍它。

既然出现了硬件错误，可以看下异常寄存器（菜单Peripherals->Core Peripherals->Fault Reports）：

(这样查看比较快，后文有通过寄存器查看的方法)

可以看到硬件错误(Hard Faults)是上访造成的(FORCED位)，而真实的错误原因是由用法错误(Usage Faults)引起的，具体引起用法错误的原因是INVPC错误。

如果用的不是Keil，也可以通过直接查看异常寄存器值来得到错误原因。

查看《ARM Cortex-M3 Processor Technical Reference Manual》和《Cortex-M3 Devices Generic User Guide》这两个手册(可以从ARM官网直接下载)，SCB寄存器(System control block (SCB))的地址是0xE000E000开始的，HardFault Status Register的地址是0xE000ED2C（HFSR，百度上也有），查看相应地址的值：

可以看到HFSR(0xE000ED2C)的值是0x40000000，而UFSR(0xE000ED2A)的值是0x0004，查看《Cortex-M3 Devices Generic User Guide》手册，相应比特位的意思是：

HFSR的FORCED位为1，表示硬件错误的原因是上访造成的，此位置1表示产生了其他类型的异常，但由于优先级问题或者使能问题导致无法处理异常，于是这些异常就升级成硬件错误异常。

UFSR的INVPC位为1，表示在异常中断返回时尝试向PC载入非法的EXC_RETURN值，从而引起用法错误。

这里用法错误升级为硬件错误的原因是没有使能用法错误位，SHCRS(0xE000ED24, System Handler Control and State Register)的USGFAULTENA位为0。

使用keil重新加载程序，在运行程序之前先将0xE000ED24的值改为0x00070000(临时使能USGFAULTENA位)，然后再次运行，程序死机时可以看到死机的位置变成UsageFault_Handler了（这一步没必要，只是为了验证对异常机制的理解）。

UsageFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  UsageFault_Handler         [WEAK]
                B       .
                ENDP

这个时候异常寄存器的值也变成了：

可以看到HFSR的值没有了，只剩UFSR的值指示发生了INVPC错误。

现在要检查为什么会发生INVPC错误。