【STM32F303开发】关于连接寄存器LR的值

刀首木 2019-02-10

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昨天有位同学看了我之前的这个帖子：【STM32F303开发】+如何找到导致程序出现HardFault的代码后在社区群里说他也遇到了这个问题，但是他不太清楚那个帖子最后的那个图片的中的有2个LR的值哪个才是有用的，该使用哪个LR的值去找跑飞的代码。我告诉他是debug viewer中输出的那个，他好像还是不太明白，下面我们就简单的看下LR的变化过程。他说的那个图片如下，其中包含了2个LR，左边一个寄存器R14的值，右边debug viewer输出一个。

我们通常说的LR寄存器就是寄存器R14，它常用于在调用子程序分支时存储返回地址，调用完成后用于返回到调用之前的地方继续执行下面的代码，
《Cortex-M3 权威指南》对LR的描述如下，其中提到了LR的地址等于当前子程序分支的下一条指令的地址。

我们知道当程序发生异常或者中断时会自动保存现场将xPSR,PC,LR,以及R0-R3由硬件自动压入堆栈以及一些其他的处理，然后程序进入异常或者中断函数，此时LR的值将会被自动被更新为特殊的EXC_RETURN.《Cortex-M3 权威指南》里的详细的介绍如下：

下面我们根据上面的叙述结合实际的代码看下LR的值的变化过程：
1）我们在异常函数void HardFault_Handler(void)里面设置一个断点后debug下全速运行，这个函数是重载的系统的函数，当出现HardFault时会自动进入这个函数，可以看到此时的LR=0XFFFFFFF9,且此时处于Handler模式，和上面的描述相符。在这个函数里面首先判断是使用的MSP还是SPS，然后将这个SP的值保存到r0寄存器，然后调用函数void Hard_Fault_Handler(uint32_t stack[])，此时的r0,作为函数Hard_Fault_Handler的参数。

下面我们进入到void Hard_Fault_Handler(uint32_t stack[])，具体如下，主要是打印一些信息出来，我们在下面的函数里设置一个断点，然后进入到下面的函数中去

void Hard_Fault_Handler(uint32_t stack[])
{
static char msg[80];
printf('In Hard Fault Handler\n');
sprintf(msg, 'SCB->HFSR = 0x%08x\n', SCB->HFSR);
printf(msg);
if ((SCB->HFSR & (1 << 30)) != 0)
{
printf('Forced Hard Fault\n');
sprintf(msg, 'SCB->CFSR = 0x%08x\n', SCB->CFSR );
printf(msg);
if((SCB->CFSR & 0xFFFF0000) != 0) {
printUsageErrorMsg(SCB->CFSR);
}
if((SCB->CFSR & 0xFF00) != 0) {
printBusFaultErrorMsg(SCB->CFSR);
}
if((SCB->CFSR & 0xFF) != 0) {
printMemoryManagementErrorMsg(SCB->CFSR);
}
}
stackDump(stack);
__ASM volatile('BKPT #01');
while(1);
}

在断点暂停后我们发现LR的值还没有发生变化，还是刚进入中断函数的0xFFFFFFF9,

程序在进入函数时把r0的值传给了r4,用于保存参数的值，因为下面要用到r0.

继续看下面的汇编。将要输出的字符的地址传到r0保存，我们可以在内存中看到地址0x08000818中保存的就是要输出的字符串'In Hard Fault Handler\n'，同时也可以在我们上次得到的反汇编文件中看到这个FLASH地址保存的输出字符。

反汇编中得到保存的输出字符的位置，具体参考：【STM32F303开发】+使用fromelf反汇编keil生成的AXF文件

保存好参数r0后程序会跳转到输出函数的地址0x08002080继续执行,注意输出字符串函数下面的一条语句的地址为0x080006c6，这个地址将会在程序跳转到输出函数时被保存在LR中，此时的LR的值将会发生变化。在0x08002080设置个断点，然后全速运行程序，程序会暂停在输出函数。
从下图中可以看到LR的值从进入中断函数时的0xFFFFFFF9变成了0x080006c7（指令最低bit0必须为1），这个值正好是我们跳转前的下一句代码的地址0x080006c6.