异常地址计算

代码造成进入异常中断

异常类型

Fault的原因

0. 默认 只要HardFault，其他Fault需要手动打开
   使能Fault处理

这些Fault异常默认都是禁止的，所以都会上访成HardFault。可以通过系统处理控制和状态寄存器(SCB->SHCSR)来使能，将位16~位18置1就会使用这些Fault异常。

状态寄存器(SCB->SHCSR)
16	MEMFAULTENA
17	BUSFAULTENA
18	USGFAULTENA

1. (MemManage Fault)存储管理错误

MemManage错误由MPU配置定义的访问规则引发。例如，非特权的代码访问了只支持特权访问的存储器区域，向被MPU定义为只读的存储器位置进行写操作，试图从不可执行区域（XN）执行代码。这些访问可以是在指令执行，取指期间的数据访问或执行过程中的栈操作。

Memory Manage Fault(MFSR)，地址：0xE000ED28
7	MMARVALID	MMARVALID位为1，可以利用MemManage错误地址寄存器(SCB->MMFAR)确定引发错误的存储器地址。
6:5
4	MSTKERR	入栈访问不允许区域
3	MUNSTKERR	出栈访问不允许区域
2
1	DACCVIOL	不可访问区域读写数据，为1错误的代码可由栈帧中的PC定位
0	IACCVIOL	不可访问区域读指令，为1错误的代码可由栈帧中的PC定位

2. 总线错误

Bus Fault是由存储器访问期间从处理器总线接口上收到的错误响应触发。包括取值，数据读写和栈操作。如果取指产生了总线错误，只有错误的位置进入执行阶段时才会触发总线错误。

总线错误分为精确的总线错误和不精确的总线错误两类。精确的总线错误是在存储器访问指令执行后错误异常立即产生。不精确的总线错误是因为处理器总线接口上存在写缓冲，存储器访问指令执行一段时间后才产生错误异常。有时候为了方便调试可以使用辅助控制寄存器中的DISDEFWBUF位禁止写缓冲。

SCB->CFSR中的第二字节是Bus Fault(BFSR)，地址：0xE000ED29
7	BFARVALID	BFAR寄存器有效(BFAR 保存总线故障地址)
4	STKERR	入栈错误
3	UNSTKERR	出栈错误
2	IMPRECISERR	不精确总线错误
1	PRECISERR	精确总线错误
0	IBUSERR	指令错误

3. (Usage fault)用法错误

Usage fault可由多种情况引发。包括执行未定义的指令，非对齐操作，除零，非法指令(试图切换到ARM状态，执行协处理器指令)，使用多重加载/存储指令时地址没对齐。

SCB->CFSR的高半字是 Usage Fault(UFSR)，地址：0xE000ED2A
9	DIVBYZERO	企图执行除0的操作
8	UNALIGNED	企图执行非对齐访问
3	NOCP	企图执行协处理器指令
2	INVPC	无效异常返回码
1	INVSTATE	切换到ARM状态
0	UNDEFINSTR	为定义指令
4、(Hard fault)硬件错误错误
SCB->HFSR，地址：0xE000ED2C
-	-	-
31	DEBUGEVT	调试事件产生
30	FORCED	由bus memory Usage Fault升级的硬件错误
2~29	-	-
1	VECTBL	取中断向量时出错
0	-	-

异常代码定位

查看使用的哪个sp寄存器

当代码错误造成进入异常中断可通过查看cpu寄存器

R14 = 0XFFFFFFF9

异常返回值	描述
0xFFFFFFF1	返回Handler模式，异常返回使用MSP,返回后使用MSP	合法异常
0xFFFFFFF9	返回Thread 模式，异常返回使用MSP,使用MSP	合法异常
0xFFFFFFFD	返回Thread 模式，异常返回使用PSP,使用PSP	合法异常
0xFFFFFFE1	返回Handler 模式，异常返回使用MSP,使用MSP
0xFFFFFFE9	返回Thread 模式，异常返回使用MSP,使用MSP
0xFFFFFFED	返回Thread 模式，异常返回使用PSP,使用PSP

通过上表可以看到 异常返回值是0xFFFFFFF9，异常返回使用的MSP，表示异常代码的现场栈指针存放在MSP中
。

获取栈定地址

通过异常返回值知道使用的MSP
,
MSP = 0x2800AF10

获取栈内容

通过调试器memory窗口查看，sp栈顶地址的内容。

address      8      0  16     9 24    17 32    18
0x2800AF10	00000001  00FFFFFF 0000000E 00000001
0x2800AF20	00000001  10058BA5 10058BC4 2100F200

异常后寄存器入栈顺序

上一步我们找到了栈顶地址，并通过memory窗口查找到了栈内容，接下来了解Cortex-M 寄存器入栈顺序。

可以通过上图看到，入栈顺序，一次从上到下，出栈时反之；
左侧是开启浮点运算后 入栈顺序，可以看到先保存的浮点运算单元的寄存器，然后保存cpu的寄存器。
右侧是未开启浮点运算入栈顺序，保存cpu的寄存器。

				R0        R1      R2      R3
0x2800AF10	00000001  00FFFFFF 0000000E 00000001
			   R12       LR       PC      PSR
0x2800AF20	00000001  10058BA5 10058BC4 2100F200

通过对栈中的数据分析可以看到 导致进入异常中断的代码地址为 0X10058BC4