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 引言

我們在平常使用STM32單片機的時候，往往會碰到程序跑飛的情況，出現(xiàn)hard_fulat等錯誤，而我們在定位錯誤的時候，采用的方法往往是連上仿真器，一步一步單步調(diào)試，定位到具體的錯誤代碼，再去猜測、排除、推敲錯誤原因，這樣一個過程很是痛苦，而且在實際情況中，很多產(chǎn)品真機調(diào)試時必須斷開仿真器或者說，問題確實存在，但是極難出現(xiàn)，所以在基于這樣一個問題背景下，RTT 的大佬armink開發(fā)了一個基于 ARM Cortex-M系列的 MCU錯誤追蹤庫，用于幫助開發(fā)者解決上述問題。

CmBacktrace 的作用及適用平臺首先，CmBacktrace 是一款針對于 ARM Cortex-M 系列 MCU 的錯誤代碼自動追蹤、定位、錯誤原因自動分析的開源庫，它所支持的錯誤包括：

• 斷言(assert)
• 故障
• Hard Fault, Memory Management Fault, Bus Fault, Usage Fault, Debug Fault

支持裸機以及以下操作系統(tǒng)平臺：

• RT-Thread
• UCOS
• FreeRTOS

適配 Cortex-M0/M3/M7 MCU，支持IAR、KEIL、GCC編譯器，能夠達到的效果是：故障原因自動診斷，自動分析故障原因，定位發(fā)生故障代碼位置，輸出錯誤現(xiàn)場的函數(shù)調(diào)用棧。

移植

當(dāng)前筆者所使用的平臺是 keil 5,所使用的控制器是 STM32F103,我們準(zhǔn)備一個具備串口功能的工程，工程結(jié)構(gòu)如下所示：

image-20210306101326283

緊接著，我們來看下 cm_backtrace的源代碼：

image-20210306101659128

上述中，cm_backtrace文件夾中存放的是源代碼，我們需要將其全部復(fù)制到我們的工程目錄，demos是使用的例子，里面分為有操作系統(tǒng)和無操作系統(tǒng)兩種類型，然后tools存放的是工具，用命令行的形式來分析代碼錯誤的工具,將相關(guān)文件復(fù)制到工程目錄之后工程目錄下的文件如下所示：

image-20210306102410525

然后，我們將相關(guān)文件添加至工程中，下面是添加之后的工程文件：

image-20210306102815766

同時應(yīng)該添加相關(guān)頭文件路徑，添加的頭文件路徑如下所示：

image-20210306102919999

至此，cm_backtrace的源代碼就添加完了，我們來編譯一下。編譯結(jié)果如下所示：

image-20210306103031890

可以發(fā)現(xiàn)有很多錯誤，這是因為我們的相關(guān)宏還沒有打開，我們以照源碼中的說明文檔中的一個表，在 cmb_def.h中依次打開對應(yīng)的宏，表如下所示：

更改之后的代碼如下所示：

image-20210306103649154

更改了宏之后，我們再來編譯代碼，編譯結(jié)果如下所示：

image-20210306103729814

提示要開啟c99編譯模式，我們在keil中設(shè)置，設(shè)置方式如下所示：

image-20210306103831859

繼續(xù)編譯，看到還有一個錯誤信息，編譯結(jié)果如下所示：

image-20210306104005145

這是因為cmb_fault.S中使用匯編定義了 HardFault_Handler函數(shù)，而在原本工程中，stm32f10x_it.c中已經(jīng)定義了 HardFault_Handler，我們將stm32f10x_it.c中的HardFault_Handler注釋掉，代碼如下所示：

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現(xiàn)在編譯就可以通過了。

測試

移植完之后，我們現(xiàn)在來測試一下，在單片機中除0造成的錯誤如何檢查出來，我們在主函數(shù)中添加如下所示的代碼：

#include "stm32f10x.h" 
#include "bsp_usart.h" 
#include <cm_backtrace.h> 
 
#define HARDWARE_VERSION               "V1.0.0" 
#define SOFTWARE_VERSION               "V0.1.0" 
 
extern void fault_test_by_div0(void); 
 
/** 
  * @brief  主函數(shù) 
  * @param  無 
  * @retval 無 
  */ 
int main(void) 
{     
  /*初始化USART 配置模式為 115200 8-N-1，中斷接收*/ 
  USART_Config(); 
 
  /* CmBacktrace initialize */ 
  cm_backtrace_init("CmBacktrace", HARDWARE_VERSION, SOFTWARE_VERSION); 
 
  fault_test_by_div0(); 
 
  while(1) 
  {     
  }     
} 

將程序燒錄單片機，通過串口調(diào)試助手觀查輸出的信息：

image-20210306105316179

我們可以看到輸出信息顯示了當(dāng)前用法錯誤是：企圖除 0 操作，并給出了相關(guān)寄存器信息，但是我們還不知道出現(xiàn)錯誤的代碼在哪一行，這個時候，就需要使用到前文所說的tools文件夾下的工具，addr2line工具。在使用這個工具的時候，需要知道當(dāng)前工具輸出的可執(zhí)行文件的名字，我們打開keil,信息如下所示：

image-20210306105719377

然后，我們找到 cm_backtrace文件夾下的tools工具，將其復(fù)制到USART.axf所在的目錄，復(fù)制之后的文件夾目錄如下所示：

image-20210306110017993

在當(dāng)前文件夾下打開 cmd窗口，然后運行addr2line -e USART.axf -a -f 08001844 0800189a,在這里提一下打開 cmd的方法，按住Shift鍵，然后右鍵，打開Powershell

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打開的 Powershell如下所示，并在Powershell中輸入start cmd打開cmd窗口，然后在cmd窗口輸入addr2line -e USART.axf -a -f 08001844 0800189a,結(jié)果如下所示：

image-20210306110839097

可以看到錯誤信息是fault_test.c的38行，我們打開源代碼查看：

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可以看到確實是38行，問題分析正確。

小結(jié)

這就是本期分享的所有內(nèi)容了，工欲善其事，必先利其器這話還是很有道理，學(xué)會使用各種分析工具也能夠加快我們的開發(fā)進度，幫助我們更快更好地解決問題。