[導(dǎo)讀]有人使用STM32G4系列芯片開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。他發(fā)現(xiàn)程序中如果遇到除以0的操作時(shí)，會(huì)跑進(jìn)出錯(cuò)異常中斷而影響程序運(yùn)行。他想知道能否通過(guò)設(shè)置，即使發(fā)生除以0操作也不讓程序跑進(jìn)異常中斷，并期望此時(shí)的除法運(yùn)行結(jié)果【也就是商】直接等于當(dāng)前變量類型所支持的最大值，比如，若被除數(shù)為16位變量，則經(jīng)過(guò)...
有人使用STM32G4系列芯片開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。他發(fā)現(xiàn)程序中如果遇到除以0的操作時(shí)，會(huì)跑進(jìn)出錯(cuò)異常中斷而影響程序運(yùn)行。他想知道能否通過(guò)設(shè)置，即使發(fā)生除以0操作也不讓程序跑進(jìn)異常中斷，并期望此時(shí)的除法運(yùn)行結(jié)果【也就是商】直接等于當(dāng)前變量類型所支持的最大值，比如，若被除數(shù)為16位變量，則經(jīng)過(guò)該除以零操作后直接為其賦值為0xffff。【實(shí)際應(yīng)用中客戶的需求往往也是五彩斑斕的。^_^】
事實(shí)上是否可以如該STM32用戶所愿呢？我們不妨一起看看。
首先，這個(gè)問(wèn)題不屬于STM32外設(shè)相關(guān)的，而是內(nèi)核相關(guān)的?？蛻暨x用的是Cortex M4的內(nèi)核STM32芯片，那我們就從M4內(nèi)核手冊(cè)中尋找相關(guān)內(nèi)容。
我們通過(guò)查看ARM M4的內(nèi)核手冊(cè)，可以看到除以0操作會(huì)導(dǎo)致用法異常[UsageFault]，同時(shí)它又說(shuō)了，該操作和非對(duì)齊訪問(wèn)操作是否觸發(fā)異常是可以配置的。詳見(jiàn)下方綠色方框內(nèi)文字。
那么對(duì)該用法異常的監(jiān)測(cè)控制是通過(guò)哪個(gè)寄存器進(jìn)行配置的呢？經(jīng)瀏覽手冊(cè)得知它是通過(guò)配置控制寄存器[SCB->CCR]進(jìn)行配置的。
根據(jù)上面描述可知，當(dāng)CCR寄存器的DIV_0_TRP位被配置0時(shí)，即使發(fā)生除以0操作也不會(huì)觸發(fā)異常，只有當(dāng)該位被置1前提下，當(dāng)發(fā)生除以0操作時(shí)才觸發(fā)異常事件并產(chǎn)生相應(yīng)中斷。
下面我們具體驗(yàn)證下。我找了塊M4內(nèi)核的STM32芯片的開(kāi)發(fā)板。我們先使用ARM MDK來(lái)驗(yàn)證。
測(cè)試代碼很簡(jiǎn)單，就是下面截圖中的幾行，簡(jiǎn)單的閃燈操作，里面夾了一句除法操作。SCB->CCR被賦值0x00000210即置位了DIV_0_TRP，當(dāng)被賦值0x00000200時(shí)對(duì)其進(jìn)行清零。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)我們置位上面CCR寄存器的DIV_0_TRP位，在發(fā)生除以0操作時(shí)就會(huì)進(jìn)入HardFault中斷，同時(shí)被除數(shù)的結(jié)果【Result】即商變?yōu)?.
而當(dāng)我們對(duì)DIV_0_TRP位清零，即SCB->CCR被賦值0x00000200時(shí)發(fā)生除以0操作不會(huì)觸發(fā)Hardfault中斷，但被除數(shù)除以0后其結(jié)果依然保持為0。整個(gè)程序運(yùn)行起來(lái)感覺(jué)不到任何阻滯。
上面是基于ARM MDK環(huán)境測(cè)試的，我們換為IAR IDE測(cè)試看看。
我們依然先驗(yàn)證CCR寄存器的DIV_0_TRP位被置1的情況。經(jīng)測(cè)試，結(jié)果跟ARM MDK環(huán)境下的測(cè)試結(jié)果完全一致。
當(dāng)我們對(duì)CCR寄存器的DIV_0_TRP位清零時(shí)，測(cè)試結(jié)果也跟ARM MDK環(huán)境下的一致。
顯然，結(jié)合Cortex M4內(nèi)核手冊(cè)的描述和實(shí)際驗(yàn)證，當(dāng)發(fā)生除以0操作時(shí)是否觸發(fā)異常事件是可以配置的，至于發(fā)生除以0操作后的商，它始終是0，這個(gè)結(jié)果其實(shí)在上面截圖有明確提及，這里再單獨(dú)截圖出來(lái)。
不過(guò)，這個(gè)結(jié)果跟開(kāi)篇客戶所期望的不一致，這是由硬件決定的，不同的硬件在這個(gè)地方處理不盡相同。其實(shí)，其它Cortex M內(nèi)核芯片這個(gè)地方約定是一樣的。
聊到這里，或許有人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題。從手冊(cè)上看，這個(gè)除以0操作觸發(fā)的應(yīng)該是用法異?！綰sageFault】，而我們?cè)趯?shí)際測(cè)試時(shí)進(jìn)入的中斷卻是HardFault異常，這兩個(gè)異常并不一樣??？
這是怎么回事呢？在此拋磚引玉吧，有興趣的話不妨查找相關(guān)資料繼續(xù)尋找相關(guān)答案。
【注：上面部分截圖來(lái)自于Cortex?-M4的各種手冊(cè)，有需要可以到arm網(wǎng)站自行搜索下載】
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嵌入式系統(tǒng)的算法效率與硬件資源的平衡是核心挑戰(zhàn)。STM32微控制器通過(guò)零開(kāi)銷循環(huán)機(jī)制與DWT計(jì)數(shù)器的結(jié)合，為算法優(yōu)化提供了硬件級(jí)支持。本文以插入排序算法為例，探討如何利用STM32的硬件特性驗(yàn)證排序閾值，實(shí)現(xiàn)性能與代碼復(fù)...
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STM32
DWT
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STM32
TensorFlow
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電機(jī)控制算法
FOC磁場(chǎng)
STM32
在工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景中，中斷響應(yīng)延遲直接影響系統(tǒng)精度與穩(wěn)定性。STM32系列微控制器憑借Cortex-M內(nèi)核的硬件特性，通過(guò)合理的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)中斷響應(yīng)。本文從硬件配置、中斷處理、代碼優(yōu)化...
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裸機(jī)開(kāi)發(fā)
STM32
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HAL
STM32
寄存器
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手勢(shì)識(shí)別作為非接觸式人機(jī)交互的核心技術(shù)，正從實(shí)驗(yàn)室走向消費(fèi)級(jí)應(yīng)用。然而，傳感器采集的原始信號(hào)常因電磁干擾、電源噪聲或機(jī)械抖動(dòng)產(chǎn)生失真，導(dǎo)致識(shí)別準(zhǔn)確率下降。本文以STM32微控制器與PAJ7620手勢(shì)識(shí)別傳感...
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STM32
手勢(shì)識(shí)別
噪聲
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STM32
W5500
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)中，某智能電表項(xiàng)目曾因ADC采樣中斷響應(yīng)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失率高達(dá)15%。技術(shù)人員通過(guò)重構(gòu)DMA驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，將數(shù)據(jù)搬運(yùn)效率提升12倍，CPU占用率從38%降至3%，成功解決高速采樣場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)性難題。這一案例...
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STM32
DMA
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電機(jī)控制
STM32
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STM32
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在智慧農(nóng)業(yè)的廣闊田野里，部署著數(shù)百個(gè)土壤濕度傳感器節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)LoRa模塊將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)上傳至云端進(jìn)行分析。然而，當(dāng)暴雨來(lái)臨前，土壤濕度驟增的緊急數(shù)據(jù)若淹沒(méi)在常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的洪流中，可能導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)未能及...
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無(wú)線通信
LoRa
在電池管理系統(tǒng)(BMS)中，電壓均衡是保障電池組性能與壽命的核心技術(shù)。由于電池單體存在制造差異，串聯(lián)使用過(guò)程中易出現(xiàn)電壓不一致現(xiàn)象，導(dǎo)致部分電池過(guò)充/過(guò)放，加速老化。傳統(tǒng)被動(dòng)均衡通過(guò)能耗電阻消耗高電壓?jiǎn)误w的能量，但存在效...
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STM32
在嵌入式系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是連接物理世界與數(shù)字處理的核心橋梁。STM32系列微控制器內(nèi)置的ADC采用逐次逼近型(SAR)架構(gòu)，通過(guò)精密的硬件電路實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
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ADC
STM32
STM32系列微控制器因其高性能和豐富的外設(shè)接口被廣泛應(yīng)用于各類場(chǎng)景。當(dāng)涉及USB高速(HS)與全速(FS)接口設(shè)計(jì)時(shí)，開(kāi)發(fā)者常因?qū)π盘?hào)完整性、ESD防護(hù)及電源管理的理解不足而陷入調(diào)試?yán)Ь场１疚膶脑沓霭l(fā)，結(jié)合實(shí)際案例...
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EMI
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STM32
SDIO
STM32的內(nèi)存管理效率直接影響系統(tǒng)性能，以某智能電表項(xiàng)目為例，其數(shù)據(jù)采集模塊每秒需處理12000次ADC采樣，傳統(tǒng)malloc/free機(jī)制導(dǎo)致內(nèi)存碎片率超過(guò)40%，系統(tǒng)運(yùn)行12小時(shí)后出現(xiàn)內(nèi)存分配失敗。通過(guò)引入ART內(nèi)...
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內(nèi)存加速器
在工業(yè)控制、音頻處理等實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景中，傳統(tǒng)單緩沖DMA模式常因數(shù)據(jù)覆蓋導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。以某自動(dòng)化產(chǎn)線為例，當(dāng)PLC以115200bps速率接收Modbus RTU指令時(shí)，若采用單緩沖模式，CPU處理延遲超過(guò)50μs...
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多線程DMA
以STM32F103為例，當(dāng)使用USART1以115200bps速率連續(xù)接收數(shù)據(jù)時(shí)，若采用傳統(tǒng)輪詢方式，每接收1字節(jié)需至少5條指令(讀DR、寫(xiě)內(nèi)存、增址、判數(shù)、跳轉(zhuǎn))，在72MHz主頻下耗時(shí)約200ns。表面看CPU仍有...
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DMA
DMA(Direct Memory Access)技術(shù)通過(guò)硬件自治機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，但實(shí)際工程中常因內(nèi)存對(duì)齊、緩存一致性、外設(shè)同步等問(wèn)題導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)位。本文以STM32為例，結(jié)合STM32CubeMonitor工具，解...
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DMA傳輸
