如何展开ARM Cortex M3堆栈
ARM Coretex STM32 32的HardFault_Handler在崩溃发生时只能得到几个寄存器值: r0、r1、r2、r3、lr、pc、xPSR。但是栈中没有FP和SP。因此，我无法打开堆栈。有什么解决办法吗？非常感谢。
更新
按照web指令，允许ARMGCC(Keil uvision IDE)通过添加一个编译选项“-use_frame_指针”来生成FP，但是我在堆栈中找不到FP。我是这里真正的新手。下面是我的演示代码：
int test2(int i, int j)
{
return i/j;
}
int main()
{
SCB->CCR |= 0x10;
int a = 10;
int b = 0;
int c;
c = test2(a,b);
}
enum { r0 = 0, r1, r2, r3, r11, r12, lr, pc, psr};
void Hard_Fault_Handler(uint32_t *faultStackAddress)
{
uint32_t r0_val = faultStackAddress[r0];
uint32_t r1_val = faultStackAddress[r1];
uint32_t r2_val = faultStackAddress[r2];
uint32_t r3_val = faultStackAddress[r3];
uint32_t r12_val = faultStackAddress[r12];
uint32_t r11_val = faultStackAddress[r11];
uint32_t lr_val = faultStackAddress[lr];
uint32_t pc_val = faultStackAddress[pc];
uint32_t psr_val = faultStackAddress[psr];
}我有两个问题：
1.我不确定堆栈中FP(r11)的索引在哪里，也不确定它是否被推入堆栈中。我假设是在r12之前，因为我在添加选项"--use_frame_pointer“之前和之后比较了汇编源代码。我还比较了从Hard_Fault_Handler读取的值，似乎r11不在堆栈中。因为我读到的r11地址指向一个代码不是我的代码的地方。更新我已经确认FP被推到堆栈中。第二个问题还需要回答。。
请参见下面的代码片段：
没有选项“-框架指针”
test2 PROC
MOVS r0,#3
BX lr
ENDP
main PROC
PUSH {lr}
MOVS r0,#0
BL test2
MOVS r0,#0
POP {pc}
ENDP选项“-框架指针”
test2 PROC
PUSH {r11,lr}
ADD r11,sp,#4
MOVS r0,#3
MOV sp,r11
SUB sp,sp,#4
POP {r11,pc}
ENDP
main PROC
PUSH {r11,lr}
ADD r11,sp,#4
MOVS r0,#0
BL test2
MOVS r0,#0
MOV sp,r11
SUB sp,sp,#4
POP {r11,pc}
ENDP2.似乎FP不在Hard_Fault_Handler()的输入参数faultStackAddress中，在哪里可以让调用方的FP展开堆栈？
再次更新--现在我明白了，最后一个FP(r11)不是存储在堆栈中的。我所需要做的就是读取r11寄存器的值，然后就可以展开整个堆栈。
因此，现在我的最后一个问题是如何使用C.的内联汇编程序读取它--我尝试了下面的代码，但是没有按照http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0472f/Cihfhjhg.html的引用从r11读取正确的值
volatile int top_fp;
__asm
{
mov top_fp, r11
}R11值为0x20009DCC top_fp值为0x00000004
下面的更新3是我的全部代码.
int test5(int i, int j, int k)
{
char a[128] = {0} ;
a[0] = 'a';
return i/j;
}
int test2(int i, int j)
{
char a[18] = {0} ;
a[0] = 'a';
return test5(i, j, 0);
}
int main()
{
SCB->CCR |= 0x10;
int a = 10;
int b = 0;
int c;
c = test2(a,b); //create a divide by zero crash
}/*错误处理程序实现调用一个名为Hard_Fault_Handler()的函数。*/
#if defined(__CC_ARM)
__asm void HardFault_Handler(void)
{
TST lr, #4
ITE EQ
MRSEQ r0, MSP
MRSNE r0, PSP
B __cpp(Hard_Fault_Handler)
}
#else
void HardFault_Handler(void)
{
__asm("TST lr, #4");
__asm("ITE EQ");
__asm("MRSEQ r0, MSP");
__asm("MRSNE r0, PSP");
__asm("B Hard_Fault_Handler");
}
#endif
void Hard_Fault_Handler(uint32_t *faultStackAddress)
{
volatile int top_fp;
__asm
{
mov top_fp, r11
}
//TODO: use top_fp to unwind the whole stack.
}最后，我完成了更新4。我的解决方案：
注意:要访问r11，我们必须使用嵌入式汇编程序(参见这里 )，这需要我花很长时间才能弄清楚。
//we have to use embedded assembler.
__asm int getRegisterR11()
{
mov r0,r11
BX LR
}
//call it from Hard_Fault_Handler function.
/*
Function call stack frame:
FP1(r11) -> | lr |(High Address)
| FP2|(prev FP)
| ...|
Current FP(r11) ->| lr |
| FP1|(prev FP)
| ...|(Low Address)
With FP, we can access lr(link register) which is the address to return when the current functions returns(where you were).
Then (current FP - 1) points to prev FP.
Thus we can unwind the stack.
*/
void unwindBacktrace(uint32_t topFp, uint16_t* backtrace)
{
uint32_t nextFp = topFp;
int j = 0;
//#define BACK_TRACE_DEPTH 5
//loop backtrace using FP(r11), save lr into an uint16_t array.
for(int i = 0; i < BACK_TRACE_DEPTH; i++)
{
uint32_t lr = *((uint32_t*)nextFp);
if ((lr >= 0x08000000) && (lr <= 0x08FFFFFF))
{
backtrace[j*2] = LOW_16_BITS(lr);
backtrace[j*2 + 1] = HIGH_16_BITS(lr);
j += 1;
}
nextFp = *((uint32_t*)nextFp - 1);
if (nextFp == 0)
{
break;
}
}
}
#if defined(__CC_ARM)
__asm void HardFault_Handler(void)
{
TST lr, #4
ITE EQ
MRSEQ r0, MSP
MRSNE r0, PSP
B __cpp(Hard_Fault_Handler)
}
#else
void HardFault_Handler(void)
{
__asm("TST lr, #4");
__asm("ITE EQ");
__asm("MRSEQ r0, MSP");
__asm("MRSNE r0, PSP");
__asm("B Hard_Fault_Handler");
}
#endif
void Hard_Fault_Handler(uint32_t *faultStackAddress)
{
//get back trace
int topFp = getRegisterR11();
unwindBacktrace(topFp, persistentData.faultStack.back_trace);
}回答 1
Stack Overflow用户
发布于 2015-12-02 20:48:05
在这种情况下，非常原始的解除堆栈的方法是读取在arm-none-eabi-addr2line.时看到的SP上的所有堆栈内存，并使用HardFault_Handler进行处理。保存在堆栈中的所有链接寄存器条目都将转换为源行(请记住，实际的代码路径在LR指向该行之前就行了)。注意，如果中间的函数是使用分支指令(b)而不是分支和链接(bl)调用的，您将不会看到它们使用这种方法。
(我没有足够的声誉点来写评论，所以我正在编辑我的答案)：
问题2的更新：
你为什么认为Hard_Fault_Handler会有任何争论？Hard_Fault_Handler通常是一个将地址存储在向量(异常)表中的函数。当处理器异常发生时，将执行Hard_Fault_Handler。没有任何争论涉及到这样做。但是，在故障发生时，所有寄存器都会被保存下来。具体来说，如果您编译时没有省略框架指针，您可以只读取R11的值(或拇指-2模式下的R7 )。然而，为了确保代码中的实际上是一个真正的硬错误处理程序，请查看startup.s代码，看看Hard_Fault_Handler是否位于向量表的第三个条目。如果有其他函数，则意味着从该函数中显式地调用Hard_Fault_Handler。有关详细信息，请参阅此文章。您还可以阅读我的博客 :)有一个关于堆栈的章节是基于Android示例的，但是很多事情都是一样的。
还要注意，很可能在faultStackAddress中应该存储堆栈指针，而不是帧指针。
更新2
好吧，让我们澄清一些事情。首先，请粘贴您调用Hard_Fault_Handler的代码。其次，我想您是从实际的HardFault异常处理程序中调用它的。在这种情况下，您不能期望R11会在faultStackAddressr11。你已经在问题的第一句中提到过了。只有，r0-r3，r12，lr，pc和psr.
你还写道：
但是栈中没有FP和SP。因此，我无法打开堆栈。有什么解决办法吗？
SP不是“在堆栈中”，因为它已经在一个堆栈寄存器(msp或psp)中。再看看这篇文章。另外，FP对于展开堆栈并不重要，因为您可以不使用它(通过保存的链接寄存器“导航”)。另一件事是，如果您在SP下面转储内存，那么如果您真的需要它，您可以期望FP就在保存的LR旁边。
回答最后一个问题:我现在不知道如何验证这段代码以及如何调用它(您需要粘贴完整的代码)。你可以查看这个函数的集合，看看引擎盖下面发生了什么。您可以做的另一件事是遵循这个职位作为模板。
https://stackoverflow.com/questions/33955719
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