如何获取单片机发生程序异常的中断位置呢

       当单片机发生程序异常时，会进入到HardFault_Handler中断，相当于windows的蓝屏，我现在介绍的是如何获取中断位置，并自动记录异常位置（我的做法是将异常的时间，与代码地址存储到备份区，这样哪怕重启了依旧可以查询上一次发生异常的位置，这部分代码需要自己去实现，我现在实现的是获取异常代码位置）。
发现增加了OS后不一样，增加裸机与OS下的异常处理。

原理如下：当异常时，硬件会将一些CPU的寄存器保存到栈中，通过在异常时获取堆栈指针SP的值，通过SP获取当前栈的位置，然后获取异常之前的PC指针的值，就知道异常的位置了。

//这个就是CPU寄存器在栈中的排列
//栈数据定义
typedef struct
{
        u32 R0;
        u32 R1;
        u32 R2;
        u32 R3;
        u32 R12;
        u32 LR;
        u32 PC;
        u32 xPSR;
}STACK_DATA_TYPE;







//获取当前CPU堆栈指针MSP
__asm u32 getMSP(void)
{
    mrs r0, msp
        bx lr
}



//获取当前CPU堆栈指针PSP
__asm u32 getPSP(void)
{
    mrs r0, psp
        bx lr
}



//没有操作系统时的异常处理
void NotOSHardFault_Handler(u32 msp_addr)
{
        STACK_DATA_TYPE *p;                                                                                //堆栈中存储的数据
       
        msp_addr -= 4;                                                                                        //堆栈指针减去4，因为默认堆栈指针指向的是下一个空的地方-所以必须减去4
        uart_printf_enable();                                                                        //开启串口调试信息
        uart_printf("rn-----------------ERROR -----------------rnHardFault_Handlerrn");
       

        if((msp_addr >> 20) != 0x200)                //判断地址范围，必须是0x200xxxxx 范围
        {
                uart_printf("警告：堆栈指针被破坏，无法记录现场！rn");
                return;
        }
       
       
        msp_addr += 8;                                                                                        //进入中断后，堆栈又进入了2个u32数据，因此需要往后推
        p = (STACK_DATA_TYPE *)msp_addr;
        p->PC -= 3;                                                                                                //PC指针要减去3
        //BackupArea_RecordHardFault(RTC_GetSec(), p->PC);                //记录异常pc指针信息到备份区
        uart_printf("R0:0x%08Xrn", p->R0);
        uart_printf("R1:0x%08Xrn", p->R1);
        uart_printf("R2:0x%08Xrn", p->R2);
        uart_printf("R3:0x%08Xrn", p->R3);
        uart_printf("R12:0x%08Xrn", p->R12);
        uart_printf("LR:0x%08Xrn", p->LR);
        uart_printf("PC:0x%08Xrn", p->PC);
        uart_printf("xPSR:0x%08Xrn", p->xPSR);
        uart_printf("系统即将复位...rn");
}


//有操作系统时的异常处理
void OSHardFault_Handler(u32 psp_addr)
{
        STACK_DATA_TYPE *p;                                                                                //堆栈中存储的数据
       
        psp_addr -= 4;                                                                                        //堆栈指针减去4，因为默认堆栈指针指向的是下一个空的地方-所以必须减去4
        uart_printf_enable();                                                                        //开启串口调试信息
        uart_printf("rn-----------------ERROR -----------------rnHardFault_Handlerrn");
       

        if((psp_addr >> 20) != 0x200)                //判断地址范围，必须是0x200xxxxx 范围
        {
                uart_printf("警告：堆栈指针被破坏，无法记录现场！rn");
                return;
        }
       
        p = (STACK_DATA_TYPE *)psp_addr;
        p->PC -= 3;                                                                                                //PC指针要减去3
        //BackupArea_RecordHardFault(RTC_GetSec(), p->PC);                //记录异常pc指针信息到备份区
        uart_printf("R0:0x%08Xrn", p->R0);
        uart_printf("R1:0x%08Xrn", p->R1);
        uart_printf("R2:0x%08Xrn", p->R2);
        uart_printf("R3:0x%08Xrn", p->R3);
        uart_printf("R12:0x%08Xrn", p->R12);
        uart_printf("LR:0x%08Xrn", p->LR);
        uart_printf("PC:0x%08Xrn", p->PC);
        uart_printf("xPSR:0x%08Xrn", p->xPSR);
        uart_printf("系统即将复位...rn");
}



//硬件中断
void HardFault_Handler (void)
{
        u32 msp_addr = getMSP();                //获取线程模式下堆栈指针位置
        u32 psp_addr = getPSP();                //获取中断下的堆栈指针位置-用于OS启动后
       
#if(UCOS_II_EN)                                                //使能了操作系统的一个宏定义，自己去定义
        if(SYS_GetOsStartup())                        //操作系统运行了-自己定义一个状态，可以获取操作系统是否启动
        {
                OSHardFault_Handler(psp_addr);
        }
        else
        {
                NotOSHardFault_Handler(msp_addr);
        }
#else //没有使能操作系统
        NotOSHardFault_Handler(msp_addr);       
#endif //UCOS_II_EN
       
        Delay_MS(10);                                         //延时一下，防止重启速度太快
        SYSTEM_SoftReset();                                //复位重启       
}
可以自己将PC指针的值存储到备份区，这样可以查询到产品是否发生过异常，并且异常位置，通过代码仿真可以找到异常代码位置。





异常前CPU寄存器数据






异常后，通过堆栈指针获取到堆栈中的数据，存放有异常前的PC指针，也就是异常位置。

获取了PC指针就能定位位置了















串口输出的异常前CPU寄存器数据。