c - STM32F7 - 从 RAM 和闪存执行代码

问题描述

我相信我的链接器脚本有问题，但我不确定这是否是真正的罪魁祸首。

背景：

我在一个项目中使用 STM32F730。uC 有 64K 闪存和 256K 内存。其中，64K 是 TCM，192k 是普通 RAM。该项目将超过 64k 的内部闪存，所以我打算从 RAM 运行额外的代码。板上有外部闪存，因此在启动时，uC 将从板载闪存执行加载程序，通过 SPI 读取板载闪存并将数据存储到 RAM 中的正确位置。这部分有效，但仅在某些时候有效。板外闪存有多种编程方式，但我相信所需的代码就在那里。此外，我的错误发生在从调试器运行时，并且绕过了从片外闪存加载。

所有问题都将涉及从调试器运行。此时没有从片外闪存加载代码。

我打开了很长的函数调用以允许跳转到 RAM，这确实解决了我遇到的一个问题，但不是这个问题。

问题：

有时，当通过调试器加载时，代码可以完美运行。其他时候，代码根本不起作用，并且出现硬故障。我不是嵌入式专家（我主要从事 PCB 设计和 FPGA 工作），但我设法逐步完成了组装并找到了导致问题的奇怪事物，但没有发现问题发生的原因。我当前的项目有一个加载到 RAM 中的 IMU 驱动程序，并且应该通过 USB CDC 将数据发送回。这在完全加载到闪存中时有效，但并不总是在 RAM 中。例如，当我打开调试优化时，它可以工作，但没有优化会导致故障。

我修改了我的链接器如下：

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
TCM_RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
CODE_RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20010000, LENGTH = 64K
DATA_RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20020000, LENGTH = 112K
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 64K
}

/* Define output sections */
SECTIONS
{
  /* The startup code goes first into FLASH */
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector)) /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

    /* NP 2019-03-15 - RAM Executable code should be linked to RAM                              */
    /*      NOTE: With code linked this way it WILL NOT RUN WITHOUT THE DEBUGGER OR BOOTLADED   */
    /*              Any loaded code will be wiped from RAM on a power cycle.                    */
  .coderam : 
  {
    . = ALIGN(4);
    __RAM_CODE_SECTION_START = .;
    *(.text.imu*)
    . = ALIGN(4);
    __RAM_CODE_SECTION_END = .;

  }>FLASH//CODE_RAM 


  /* The program code and other data goes into FLASH */
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)           /* .text sections (code) */
    *(.text*)          /* .text* sections (code) */
    *(.glue_7)         /* glue arm to thumb code */
    *(.glue_7t)        /* glue thumb to arm code */
    *(.eh_frame)

    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;        /* define a global symbols at end of code */
  } >FLASH

每个 imu 驱动程序函数都以 imu* 开头，所以我尝试使用以下行将所有 imu 函数加载到 RAM 中*(.text.imu*)，我尝试指定 imu.o，但经过大量搜索和反复试验后无法找出正确的语法.我通过注释位在将imu.*存储在flash和RAM之间切换。注意当我使用flash时，它将它存储在地址0x0，这是为什么？我认为这是一个非常初学者的问题，但我不明白为什么。

问题：我在初始化函数中遇到问题，这是对 RAM 代码段的第一个函数调用。这是 C 代码片段：

uint8_t imu_init(void)
{
    uint8_t retry_cnt = 0U;

      imu_trans.device_csn_bank = IMU_CSN_BANK;
      imu_trans.device_csn_pin = IMU_CSN_PIN;
      imu_trans.device = DEVICE_IMU;
      imu_trans.speed = SPI_SPEED_6_75MBIT;
      imu_trans.rxBuf = imuRxBuf;
**Continues, but hard fault occurs earlier**

通过查看程序集，当从 RAM 运行时，以下代码在我的 init 函数中运行：

                                          imu_init:
20010000: 0x000080b5 imu_init+0             push    {r7, lr}
20010002: 0x000082b0 imu_init+2             sub     sp, #8
20010004: 0x000000af imu_init+4             add     r7, sp, #0
 69                                         uint8_t retry_cnt = 0U;
20010006: 0x00000023 imu_init+6             movs    r3, #0
20010008: 0x00000000 imu_init+8             movs    r0, r0
 71                                           imu_trans.device_csn_bank = IMU_CSN_BANK;
2001000a: 0x00001d4b imu_init+10            ldr     r3, [pc, #116]  ; (0x20010080 <imu_init+128>)
2001000c: 0x00000000 imu_init+12            movs    r0, r0
2001000e: 0x00000060 imu_init+14            str     r0, [r0, #0]
 72                                           imu_trans.device_csn_pin = IMU_CSN_PIN;
20010010: 0x00fb7100 imu_init+16                    ; <UNDEFINED> instruction: 0xfb000071
20010014: 0x0000001d imu_init+20            adds    r0, r0, #4
20010016: 0x00004a5a imu_init+22            ldrh    r2, [r1, r1]
 73                                           imu_trans.device = DEVICE_IMU;
20010018: 0x0000001b imu_init+24            subs    r0, r0, r4
2001001a: 0x00004b4f imu_init+26            ldr     r7, [pc, #300]  ; (0x20010148 <imu_process_vals+4>)
2001001c: 0x0000f400 imu_init+28            lsls    r4, r6, #3
 74                                           imu_trans.speed = SPI_SPEED_6_75MBIT;

很明显，硬故障就行了20010010: 0x00fb7100 imu_init+16 ; <UNDEFINED> instruction: 0xfb000071。有趣的是（这就是我没有得到的）不在十六进制文件中！？！

*snip*
:020000042001D9
:1000000080B582B000AF0023FB711D4B1D4A5A60C2
:100010001B4B4FF480721A80194B01221A72184B35
*snip*

第三行开头是hardfault指令！但内存浏览器显示：

0x0000000020010000  B082B580 2300AF00 4B1D0000  .µ.°.¯.#...K
0x000000002001000C  60000000 0071FB00 5A4A1D00  ...`.ûq...JZ

所以看起来RAM中确实有一条错误的指令，但是为什么呢！？看起来 0x2001000C 也已损坏，因为它与十六进制文件不匹配。我最初认为我的加载过程中的某些东西正在这样做，但是如果我也在重置处理程序处设置了一个断点，就会发生这种情况，所以我不明白原因。我以为这是 SWD 的腐败，但每次都是一样的，所以我也不确定这是一个因素。我最初认为其中一些指令是等待状态（mov r0，r0），但现在我认为它们是损坏的值？

不出所料，加载到闪存时的代码读取与十六进制文件相同：

0x000000000800AEC4  B082B580 2300AF00 4B1D71FB 605A4A1D F44F4B1B 801A7280  .µ.°.¯.#ûq.K.JZ`.KOô.r..
0x000000000800AEDC  22014B19 4B18721A 729A2202 4A184B16 4B1560DA 611A4A17  .K.".r.K.".r.K.JÚ`.K.J.a

所以，TL；DR：1.如果我将所有内容加载到闪存中，它工作正常 2.如果我将 imu 驱动程序加载到 RAM 和闪存中的所有其他内容，它会出现硬故障 3.如果我打开调试优化 -Og，它会再次工作，但可能会将错误移到其他地方。

任何帮助将不胜感激，我花了大约 30 个小时试图让这个看似简单的事情发挥作用（它确实奏效了！然后它停止了），而且我已经没有想法可以尝试了。

谢谢，尼克

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我想我可能已经进一步追踪了这个......我尝试从 ST 链接实用程序加载相同的文件并查看内存，然后尝试加载调试器并查看内存。

果然，调试器加载的代码与 ST Link util 加载的代码不同。ST 链接实用程序加载的代码按预期工作 - USB 枚举并发送数据。

我进行了比较，第二个 RAM 地址之后的所有内容（0x20010008 之后的所有内容）都已损坏。

所以这可能是一个调试器设置问题？我通过 SWD 使用 STlinkV3 - 项目是否需要特殊设置才能从 RAM 运行？同样，有时它可以在 RAM 中正常工作，但有时不能。

标签： clinkerram

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