有人使用STM32芯片从事产品开发,代码中有涉及到除以0操作。他们发现基于相同的代码,使用不同IDE会出现不同结果。在IAR或ARM MDK环境下除以0操作所得结果为0,而在STM32CubeIDE环境下的运行时则产生HardFault异常。他们对这个结果感觉很奇怪,甚至怀疑是不是CubeIDE环境有bug。
根据ARM内核相关手册描述,关于除以0事件或非对齐访问事件是否进行捕捉并触发异常是可以配置的。如下图所示:
其中,除以0事件由内核的配置控制寄存器CCR的DIV_0_TRP控制。该位清0时,系统不对除以0事件触发异常,结合下面截图描述得知,此时硬性返回0值作为结果。
也就是说,只有控制位配置为1并发生除以0事件时才触发异常。另外,上图最后一句明确说明,复位后该位值为0.
结合客户的描述,感觉在ARM MDK和IAR环境下,该位默认值或者说复位值为0,而STM32CubeIDE环境下该位复位默认值则为1。这似乎有点说不通。因为这个默认复位值应该是跟着内核芯片走,不会跟着开发环境走。【用户代码一样】
我随手找个STM32开放板,先基于IAR环境做了个测试。在测试代码里制造了除以0事件,的确没有触发异常,而且还返回了结果0。查看IAR开发环境下了SCB->CCR->DIV_0_TRP控制位,如下图所示,其值为0。结合内核资料描述,这点跟测试结果吻合。
我尝试将该控制位改为1后再运行除以0代码,立即触发异常。如下图所示:
当我将测试代码转到CubeIDE去调试,也马上触发异常,并明确提示发生除以0事件。
顺便在SFR寄存器里查看SCB->CCR->DIV_0_TRP位的值,果真是1,见下图:
我在用户代码里并未对该控制位进行改写,按理其复位值应该是0。难道哪里改写它了?
我尝试到STM32CubeIDE的用户手册UM2609找找,看看能否找到相关信息。在里面搜索DIV_0还真找到相关信息了。
这里的文字表明,调试状态下关于除以0事件的异常捕获是默认使能的,目的是为了帮助用户在调试时及时发现除以0异常。这个说法没毛病,问题是在哪里对其使能置位的呢?ARM内核复位后可是清零了的。
继续查找相关信息,看到了该段文字上方有个截图,如下图所示:
从上图可以看出,关于除以0操作或非对齐访问是否触发异常,这里可以选择配置。在STM32CubeIDE调试状态下,除以0操作的异常捕获默认被使能,基于该配置并在工程启动时借助调试部件修改了相关寄存器。
当我把这个地方取消勾选后,使用前面相同代码做验证调试,此时不再触发异常并返回0值结果。到此,也就解释了发生除以0操作时,为什么STM32CubeIDE会出现与MDK、IAR不同的调试结果。
显然,STM32CubeIDE默认调试状态下使能除以0事件的捕获,这样的确便于我们在调试时就能及时发现除以0事件,若是不该出现的,赶紧查错纠错,避免其发生。如果是允许出现的特别应用场景,调试时可以通过CubeIDE配置关闭其异常捕获。
相比其它IDE,STM32CubeIDE在这个地方显得更为方便些。我们只需基于调试环境做简单的勾选即完成修改,每次程序启动时即生效,在IAR、ARM MDK环境下往往需要事先添加用户代码修改SCB->CCR寄存器内容。
讲到这里,我要特别提醒下,对于除以0事件或对齐事件的捕获与否,最终取决于用户代码。
STM32CubeIDE只是在调试状态下根据配置修改了相关控制寄存器位,不等于用户代码对其做了修改。
前面提过,除以0事件相关寄存器控制位复位后默认值为0,即默认不触发除以0异常。如果说CubeIDE的调试配置跟其芯片复位后默认值一致倒没什么,如果CubeIDE里的调试配置是使能除以0异常的捕获,而在用户代码里却没有相应实现代码,这时代码运行若有除以0事件,调试时自然可以发现,但全速运行时还是不会触发异常【此时代码运行脱离了调试组件】。所以,要保证全速运行时也能对除以0事件进行异常捕获,我们终究还得在用户代码里对SCB->CCR寄存器的DIV_0_TRP位进行置位。
STM32CubeIDE这里的调试配置为我们提供了方便,同时个人认为其默认的调试配置也是合理的,毕竟并非所有人都知道芯片复位后默认除以0事件不触发异常,当然,一般来讲编译时会有警告。