小心！一个‘硬故障’能瞬间瘫痪你的系统！读懂这个，关键时刻能救命

硬故障属于嵌入式开发里极为令人头疼的系统级错误当中的一个，它表明CPU执行了无效指令，或者访问了无效内存地址，一般会致使程序彻底死锁，或者系统崩溃 。和能够通过软件重启或者重置予以修复的“软故障”不一样，硬故障常常指向更深层次的硬件交互问题，或者严重的代码缺陷，需要开发者拥有一定的调试技巧才能够定位以及解决 。接下来，我会从几个常见场景着手，帮你理解硬故障的成因以及应对方法 。

硬故障通常由什么原因引起

硬故障的直接带来缘由每每是处理器去访问了那个它不应该予以访问的内存部分区域。于Cortex - M这类嵌入式内核其中，具体呈现为访问到了MPU（内存保护单元）所设置范围之外的地址，朝着只读区域写入数据，又或者在用户模式之时尝试访问仅仅允许在特权模式之下才能够操作的地址。另外一种常见的情景乃是堆栈遭到破坏，就像“野指针”有误地覆盖了堆栈数据，致使函数返回之际跳转到了一个无效的地址，进而引发出硬故障。在中断处理进程里，当开展堆栈操作（也就是PUSH或者POP）之际，要是出现错误，就会引发被称作“入栈错误”或者“出栈错误”这样的情况，并且会向上呈报成为硬故障。

硬故障与软故障的根本区别是什么

根本区别存在于故障的可恢复性方面，以及根源的层面，软故障一般来讲是指软件层面的功能出现异常，比如说应用程序发生崩溃，操作系统变成蓝屏这一状况，又好似“幽灵外卖”此类平台处于运营时出现的乱象，这些问题通常不会直接对硬件底层产生影响，借助重启的方式或者更新软件存在恢复的可能性，而硬故障属于硬件或固件层级出现的严重错误，是处理器自身检测到的非法操作 。一个存在着近似情况的类比是电脑方面的“软RAID”以及“硬RAID” ，软RAID依靠操作系统驱动来运转 ，若系统出现崩溃状况便有可能致使阵列失效 。硬RAID是由专用硬件卡实施管理操作的 ，即便对系统进行重装 ，数据阵列依旧会存在于此 ，它所具备并且展现出来的可靠性以及对应具备的独立性是更为突出的 。硬故障类似后者这种情况 ，它属于更深层次 、更具“硬”性特点的底层方面的问题 。

如何调试和解决硬故障

对于调试硬故障的关键要点在于，要去获取以及展开分析故障发生之际的现场信息。首先呢，得在硬故障中断处理函数里头，去读取系统控制寄存器组当中的状态寄存器，像是SCB->CFSR这个可配置故障状态寄存器，还有SCB->HFSR这个硬故障状态寄存器，这些寄存器能够明确指出故障的类型到底是总线错误，亦或是存储器管理错误，又或者是用法错误。其次，要展开查看操作，针对堆栈以及寄存器的内容进行查看。依循调试器（像GDB这般）来核查SP（即堆栈指针）、PC（也就是程序计数器）以及R0 - R12等一众通用寄存器的值，能够回溯故障出现之前CPU的执行路径。举例讲，凭借反汇编PC所指向的地址，便可以定位到致使故障产生的具体代码行。在预防层面，借助代码静态分析工具预先排查潜藏的内存访问错误以及未定义行为是颇具成效的手段。

当你调试着嵌入式系统之时，碰到最为棘手的一回硬故障是何等状况，最终又是怎样层层剖析寻觅到问题根源的呢，欢迎于评论区分享你自身的实战经验，要是觉得此文对你存有帮助，同样请点赞予以支持呀。