如何解决i.MXRT1xxx系列启动应用程序发生异常跑飞问题？

730 IVT

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2021-12-23 07:41:55　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报算一挂相关推荐 • 为什么改动i.MXRT1xxx里IOMUXC_GPR寄存器保留位会造成系统异常呢 969 • i.MXRT1xxx上的普通GPIO与高速GPIO的差异是什么？ 1078 • FlexSPI复位方式不当会导致i.MXRT系列下OTFAD加密启动失败怎么解决？ 824 • 在i.MXRT1062应用程序里动态调整FlexRAM导致WDOG模块工作异常的问题怎么解决？ 758 • i.MXRT1166在调试期间禁用WFI节能是为什么？如何让内核保持唤醒状态以进行调试？ 813 • 如何在i.mxrt1176部件上使用otfad？ 267 • i.MXRT1176是否可以在执行应用程序时写入NOR闪存？ 349 • i.MXRT上使能NOR Flash的Continuous read模式在软复位后无法正常启动怎么解决？ 930 • NUC972莫名死机是怎么回事？如何解决？ 654 • i.MXRT1064如何从自定义引导加载程序跳转到应用程序？ 251 1个回答

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是IVT里的不同的条目设置可能会造成i.MXRT1xxx系列启动应用程序后发生异常跑飞问题的分析解决经验。
  　　事情缘恩智浦官方论坛上的一个疑问帖《RT1015 dev_cdc_vcom_freertos 重置进入失败》，这是客户QISDA遇到的问题，由痞子衡的同事 - 非常细心负责的Kerry小姐姐将问题整理出来了，贴帖子里既然没有问题的问题描述以及各种测试会想要结果的问题。痞子衡第一个挑战跟应用程序栈设置有关，最终也确实是这个原因。那么为什么要设置栈呢？且听痞子衡问题？细聊：
  一、问题描述

  　　让我们先来整理一下帖子里的问题食欲，客户在RT1015-EVK上测试了恩智浦官方SDK里的两个例子程，一个是简单的hello_world，另一个是复杂的dev_cdc_vcom_freertos ，这两个例子程在不同的IDE、IVT中entry值组合下情绪：
  [tr]测试App中entry测试IDEApp运行结果[/tr]

你好世界	拆解动画地址/重置动画地址	IAR EWARM/ MCUXpresso IDE	还好
dev_cdc_vcom_freertos	拆解静态表地址	IAR EWARM/ MCUXpresso IDE	还好
dev_cdc_vcom_freertos	复位矢量函数地址	IAR EWARM	还好
dev_cdc_vcom_freertos	复位矢量函数地址	MUXpresso IDE	异常跑飞

  　　根据上表结果，其实我们很难得出一个有效推论，只能说这个异常结果在特定的应用程序，录入值，MCUXpresso IDE下才能复现。

二、原因探究
　　既然暂时看不出原因，那我们先做一些准备工作吧。我们把三个影响因子（App, entry值, IDE）的差异先整理出来：

2.1 两个App的不同链接分配
　　两个App都来自SDK，是经过官方详尽测试的，所以我们不去怀疑App本身的功能异常。它们的差异主要在链接分配上。以IAR为例，我们只看flexspi_nor build，在链接文件中默认分配的堆、栈大小均为1KB：

/* Sizes */
if (isdefinedsymbol(__stack_size__)) {
  define symbol __size_cstack__       = __stack_size__;
} else {
  define symbol __size_cstack__       = 0x0400;
}

if (isdefinedsymbol(__heap_size__)) {
  define symbol __size_heap__       = __heap_size__;
} else {
  define symbol __size_heap__       = 0x0400;
}
　　hello_world例程因为比较简单，所以用直接用了默认的堆栈大小，而dev_cdc_vcom_freertos例程比较复杂，堆栈做了额外调整，栈增大到了8KB。

此外我们还注意到hello_world例程将其RW, ZI, 堆栈全部放进了32KB的DTCM；而dev_cdc_vcom_freertos例程则将RW, ZI放入了64KB OCRAM，只将堆栈放进了DTCM：

define symbol m_data_start          = 0x20000000;
define symbol m_data_end             = 0x20007FFF;

define symbol m_data2_start          = 0x20200000;
define symbol m_data2_end             = 0x2020FFFF;

define region DATA_region = mem:[from m_data_start to m_data_end-__size_cstack__];
define region DATA2_region = mem:[from m_data2_start to m_data2_end];
define region CSTACK_region = mem:[from m_data_end-__size_cstack__+1 to m_data_end];

// 适用hello_world例程
place in DATA_region                      { block RW };
place in DATA_region                      { block ZI };
place in DATA_region                      { last block HEAP };
place in DATA_region                      { block NCACHE_VAR };
place in CSTACK_region                   { block CSTACK };

// 适用dev_cdc_vcom_freertos例程
place in DATA2_region                      { block RW };
place in DATA2_region                      { block ZI };
place in DATA_region                      { last block HEAP };
place in DATA_region                      { block NCACHE_VAR };
place in CSTACK_region                   { block CSTACK };
2.2 entry值在BootROM中的使用
　　再说IVT中的entry，痞子衡在i.MXRT1xxx系列启动那些事系列文章中的《Bootable image格式与加载》的3.2节介绍过IVT结构以及其作用，IVT是关键启动头，指导了BootROM去搬移App以及加载执行，其中entry成员主要用于跳转执行。

　　为什么这个entry值既可以是中断向量表（Vector Table）起始地址也可以是复位向量（Reset_Handler）函数地址呢？这取决于BootROM中是怎么利用这个entry值的，下面函数即是BootROM中最终跳转函数：

void jump_to_entry(uint32_t entry)
{
typedef void (*application_callback_t)(void);
static application_callback_t s_app_callback;

pu_irom_mpu_disable();

__DMB();
__DSB();
__ISB();

// The entry point is the absolute address of the call back function
if ((uint32_t)entry & 1)
{
      s_app_callback = (application_callback_t)entry;
}
// The entry point is the base address of vector table
else
{
      static uint32_t s_stack_pointer;
      // Ensure Core read vector table for destination instead of register
      volatile uint32_t *vector_table = (volatile uint32_t *)entry;

      s_stack_pointer = vector_table[0];
      s_app_callback = (application_callback_t)vector_table[1];

      // Update Stack pointer
      __set_MSP(s_stack_pointer);
      __set_PSP(s_stack_pointer);
}

__DSB();
__ISB();

// Jump to user application in the end
s_app_callback();

// Should never reach here
__NOP();
__NOP();
}
　　从上面的跳转函数jump_to_entry()实现可以看出，entry值如果是复位函数地址（即奇地址），那么BootROM直接跳转到复位函数执行；如果entry值是中断向量表首地址（即偶地址），BootROM会先将当前SP重设到App指定的栈顶，然后再跳转到复位函数。

　　好的，现在我们知道了IVT中不同的entry值差异在哪了。

2.3 不同IDE下startup流程
　　因为涉及到两个不同IDE，即IAR和MCUXpresso IDE，所以我们分别看一下这两个IDE下的startup实现。我们知道main函数之后的代码基本是IDE无关的，而startup却是因编译器而异。

　　痞子衡以i.MXRT1010的SDK2.8.2包里的例程为例，先用IAR打开其中的dev_cdc_vcom_freertos例程，找到工程下的startup_MIMXRT1011.s文件，看它的Reset_Handler实现:

__vector_table
      DCD    sfe(CSTACK)
      DCD    Reset_Handler

      DCD    NMI_Handler                                  ;NMI Handler
      DCD    HardFault_Handler                            ;Hard Fault Handler
      ; ...
__Vectors_End

      THUMB

      PUBWEAK Reset_Handler
      SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2)
Reset_Handler
      CPSID I             ; Mask interrupts
      LDR    R0, =0xE000ED08
      LDR    R1, =__vector_table
      STR    R1, [R0]
      LDR    R2, [R1]
      MSR    MSP, R2
      LDR    R0, =SystemInit
      BLX    R0
      CPSIE I             ; Unmask interrupts
      LDR    R0, =__iar_program_start
      BX    R0
　　IAR版本Reset_Handler主要分四步: 重设VTOR、重设SP、执行SystemInit（关看门狗，关Systick，处理Cache）、执行IAR库函数__iar_program_start（data/bss/ramfunc段初始化，跳转到main）。

　　再用MCUXpresso IDE打开同样的dev_cdc_vcom_freertos例程，找到工程下的startup_mimxrt1011.c文件，看它的ResetISR实现:

extern void _vStackTop(void);

__attribute__ ((used, section(".isr_vector")))
void (* const g_pfnVectors[])(void) = {
// Core Level - CM7
&_vStackTop,                      // The initial stack pointer
ResetISR,                         // The reset handler
NMI_Handler,                      // The NMI handler
HardFault_Handler,                // The hard fault handler
// ...
}; /* End of g_pfnVectors */

__attribute__ ((section(".after_vectors.reset")))
void ResetISR(void) {
__asm volatile ("cpsid i");

SystemInit();

// Copy the data sections from flash to SRAM.
unsigned int LoadAddr, ExeAddr, SectionLen;
unsigned int *SectionTableAddr;

// Load base address of Global Section Table
SectionTableAddr = &__data_section_table;

// Copy the data sections from flash to SRAM.
while (SectionTableAddr < &__data_section_table_end) {
      LoadAddr = *SectionTableAddr++;
      ExeAddr = *SectionTableAddr++;
      SectionLen = *SectionTableAddr++;
      data_init(LoadAddr, ExeAddr, SectionLen);
}

// At this point, SectionTableAddr = &__bss_section_table;
// Zero fill the bss segment
while (SectionTableAddr < &__bss_section_table_end) {
      ExeAddr = *SectionTableAddr++;
      SectionLen = *SectionTableAddr++;
      bss_init(ExeAddr, SectionLen);
}

__asm volatile ("cpsie i");

// Call the Redlib library, which in turn calls main()
__main();

while (1);
}
　　MCUXpresso IDE版本ResetISR主要分三步: 执行SystemInit（重设VTOR，关看门狗，关Systick，处理Cache）、data/bss/ramfunc段初始化、跳转到main。

　　经过上面对比，看出差异没有？MCUXpresso IDE相比IAR的startup少了一步重设SP的动作。

2.4 导致异常跑飞的栈错误
　　有了前面三节的分析基础，我们基本可以得出dev_cdc_vcom_freertos例程异常跑飞的原因是发生了栈错误。为什么会发生栈错误？这是由于MCUXpresso下的startup中没有重设SP操作，所以当IVT中的entry是复位向量时，BootROM跳转到App后依旧延用BootROM中的栈，根据芯片参考手册System Boot章节里的信息，BootROM的栈放在了OCRAM空间（0x20200000 - 0x202057FF），但是dev_cdc_vcom_freertos例程又把RW, ZI段也放进了OCRAM中，因此随着App的运行对栈的利用（函数调用、局部变量定义）有可能与App中的RW, ZI段数据（全局变量）互相破坏，程序发生未知跑飞也在意料之中。

解决问题的方法是什么？当然是在MCUXpresso IDE的startup流程中加入重设SP操作，保持与IAR startup流程一致。

__attribute__ ((section(".after_vectors.reset")))
void ResetISR(void) {
__asm volatile ("cpsid i");

/* 新增SP重设代码 */
__asm volatile ("MSR msp, %0" : : "r" (&_vStackTop) : );
__asm volatile ("MSR psp, %0" : : "r" (&_vStackTop) : );

SystemInit();

// ...
}
　　至此，IVT里的不同entry设置可能会造成i.MXRT1xxx系列启动App后发生异常跑飞问题的分析解决经验痞子衡便介绍完毕了。