鸿蒙轻内核M核源码分析系列十八 Fault异常处理

本文先简单介绍下Fault异常类型，向量表及其代码，异常处理C语言程序，然后详细分析下异常处理汇编函数实现代码。文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-M内核为例，均可以在开源站点 https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m  获取。

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1、Fault Type异常类型

如下图中的Fault类型表格所示，Fault表示各种故障，Handler表示故障处理机制，Bit Name标记故障的寄存器的Bit位，Fault status register故障状态寄存器。该图摘自《Cortex™-M7 Devices Generic User Guide》。

2、Vector table向量表

向量表包含栈指针的复位值和开始地址，也叫异常向量。异常可以看作特殊的中断，异常编号Exception number, 中断请求号IRQ number，偏移值offset，向量Vector的对应关系如下图所示，本文主要关注NMI、HardFault、Memory management fault、Bus fault、Usage fault、SVCall等异常。

在中断初始化时，会初始化该异常向量表，代码位置kernel\arch\arm\cortex-m7\gcc\los_interrupt.c。⑴处的HalExcNMI，⑵处的HalExcHardFault，⑶处的HalExcMemFault，⑷处的HalExcBusFault，⑸处的HalExcUsageFault，⑹处的HalExcSvcCall这些中断异常处理函数定义在kernel\arch\arm\cortex-m7\gcc\los_exc.S。本文我们主要分析这些汇编函数的代码。

⑺处开始的这两行代码也比较重要，通过更改系统处理控制与状态寄存器（System Handler Control and State Register）的bit位来使能相应的异常，通过更改配置与控制寄存器（Configuration and Control Register）的bit位来使能除零异常。

LITE_OS_SEC_TEXT_INIT VOID HalHwiInit(VOID)
{
#if (LOSCFG_USE_SYSTEM_DEFINED_INTERRUPT == 1)
    UINT32 index;
    g_hwiForm[0] = 0;             /* [0] Top of Stack */
    g_hwiForm[1] = Reset_Handler; /* [1] reset */
    for (index = 2; index < OS_VECTOR_CNT; index++) { /* 2: The starting position of the interrupt */
        g_hwiForm[index] = (HWI_PROC_FUNC)HalHwiDefaultHandler;
    }
    /* Exception handler register */
⑴  g_hwiForm[NonMaskableInt_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]   = HalExcNMI;
⑵  g_hwiForm[HARDFAULT_IRQN + OS_SYS_VECTOR_CNT]        = HalExcHardFault;
⑶  g_hwiForm[MemoryManagement_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT] = HalExcMemFault;
⑷  g_hwiForm[BusFault_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]         = HalExcBusFault;
⑸  g_hwiForm[UsageFault_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]       = HalExcUsageFault;
⑹  g_hwiForm[SVCall_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]           = HalExcSvcCall;
    g_hwiForm[PendSV_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]           = HalPendSV;
    g_hwiForm[SysTick_IRQn + OS_SYS_VECTOR_CNT]          = SysTick_Handler;

    /* Interrupt vector table location */
    SCB->VTOR = (UINT32)(UINTPTR)g_hwiForm;
#endif
#if (__CORTEX_M >= 0x03U) /* only for Cortex-M3 and above */
    NVIC_SetPriorityGrouping(OS_NVIC_AIRCR_PRIGROUP);
#endif

    /* Enable USGFAULT, BUSFAULT, MEMFAULT */
⑺  *(volatile UINT32 *)OS_NVIC_SHCSR |= (USGFAULT | BUSFAULT | MEMFAULT);
    /* Enable DIV 0 and unaligned exception */
    *(volatile UINT32 *)OS_NVIC_CCR |= DIV0FAULT;

    return;
}

3、HalExcHandleEntry异常处理C程序入口

HalExcHandleEntry异常处理函数是汇编异常函数跳转到C语言程序的入口，定义在文件kernel\arch\arm\cortex-m7\gcc\los_interrupt.c，被kernel\arch\arm\cortex-m7\gcc\los_exc.S文件中的汇编函数调用。函数参数由汇编程序中的R0-R3寄存器传值进来，汇编程序中的寄存器和HalExcHandleEntry函数参数对应关系如下表所示：

</

寄存器	参数	含义
R0	UINT32 excType	异常类型，高16位也会记录故障地址是否有效、是否中断、是否浮点等标记信息
R1	UINT32 faultAddr	故障地址