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基于STM32的除以0運算話題

時間：2021-11-12 14:03:22
關(guān)鍵字： STM32   
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[導讀]有人使用STM32G4系列芯片開發(fā)產(chǎn)品。他發(fā)現(xiàn)程序中如果遇到除以0的操作時，會跑進出錯異常中斷而影響程序運行。他想知道能否通過設置，即使發(fā)生除以0操作也不讓程序跑進異常中斷，并期望此時的除法運行結(jié)果【也就是商】直接等于當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...

有人使用STM32G4系列芯片開發(fā)產(chǎn)品。他發(fā)現(xiàn)程序中如果遇到除以0的操作時，會跑進出錯異常中斷而影響程序運行。他想知道能否通過設置，即使發(fā)生除以0操作也不讓程序跑進異常中斷，并期望此時的除法運行結(jié)果【也就是商】直接等于當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)過該除以零操作后直接為其賦值為0xffff。【實際應用中客戶的需求往往也是五彩斑斕的。^_^】



事實上是否可以如該STM32用戶所愿呢？我們不妨一起看看。



首先，這個問題不屬于STM32外設相關(guān)的，而是內(nèi)核相關(guān)的。客戶選用的是Cortex M4的內(nèi)核STM32芯片，那我們就從M4內(nèi)核手冊中尋找相關(guān)內(nèi)容。



我們通過查看ARM M4的內(nèi)核手冊，可以看到除以0操作會導致用法異常[UsageFault]，同時它又說了，該操作和非對齊訪問操作是否觸發(fā)異常是可以配置的。詳見下方綠色方框內(nèi)文字。




那么對該用法異常的監(jiān)測控制是通過哪個寄存器進行配置的呢？經(jīng)瀏覽手冊得知它是通過配置控制寄存器[SCB->CCR]進行配置的。






根據(jù)上面描述可知，當CCR寄存器的DIV_0_TRP位被配置0時，即使發(fā)生除以0操作也不會觸發(fā)異常，只有當該位被置1前提下，當發(fā)生除以0操作時才觸發(fā)異常事件并產(chǎn)生相應中斷。



下面我們具體驗證下。我找了塊M4內(nèi)核的STM32芯片的開發(fā)板。我們先使用ARM MDK來驗證。




測試代碼很簡單，就是下面截圖中的幾行，簡單的閃燈操作，里面夾了一句除法操作。SCB->CCR被賦值0x00000210即置位了DIV_0_TRP，當被賦值0x00000200時對其進行清零。






經(jīng)過測試，當我們置位上面CCR寄存器的DIV_0_TRP位，在發(fā)生除以0操作時就會進入HardFault中斷，同時被除數(shù)的結(jié)果【Result】即商變?yōu)?.






而當我們對DIV_0_TRP位清零，即SCB->CCR被賦值0x00000200時發(fā)生除以0操作不會觸發(fā)Hardfault中斷，但被除數(shù)除以0后其結(jié)果依然保持為0。整個程序運行起來感覺不到任何阻滯。



上面是基于ARM MDK環(huán)境測試的，我們換為IAR IDE測試看看。


我們依然先驗證CCR寄存器的DIV_0_TRP位被置1的情況。經(jīng)測試，結(jié)果跟ARM MDK環(huán)境下的測試結(jié)果完全一致。




當我們對CCR寄存器的DIV_0_TRP位清零時，測試結(jié)果也跟ARM MDK環(huán)境下的一致。



顯然，結(jié)合Cortex M4內(nèi)核手冊的描述和實際驗證，當發(fā)生除以0操作時是否觸發(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，這個結(jié)果其實在上面截圖有明確提及，這里再單獨截圖出來。






不過，這個結(jié)果跟開篇客戶所期望的不一致，這是由硬件決定的，不同的硬件在這個地方處理不盡相同。其實，其它Cortex M內(nèi)核芯片這個地方約定是一樣的。



聊到這里，或許有人發(fā)現(xiàn)了一個問題。從手冊上看，這個除以0操作觸發(fā)的應該是用法異?！綰sageFault】，而我們在實際測試時進入的中斷卻是HardFault異常，這兩個異常并不一樣??？






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：上面部分截圖來自于Cortex?-M4的各種手冊，有需要可以到arm網(wǎng)站自行搜索下載】





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