我第一次使用CH32V307芯片，以下内容内容难免瑕疵，所以仅供参考，希望帮助有类似困惑的开发者。
系统启动后在运行第一行printf时导致死机并进入HardFault，原因是heap内存不足，C库分配printf缓存失败并导致后续故障。
我在sbrk函数中添加了一段日志输出：
__attribute__((used)) void *_sbrk(ptrdiff_t incr)
{
extern char _end[];
extern char _heap_end[];
static char *curbrk = _end;
if ((curbrk + incr < _end) || (curbrk + incr > _heap_end)){
const char msg[] = "sbrk overflow\r\n";
_write(0, (char*)msg, sizeof(msg));
return NULL - 1;
}
curbrk += incr;
return curbrk - incr;
}
通过这段消息我才定位到是堆内存溢出导致的故障。
进一步分析堆内存为什么会溢出，通过检查_end指针和_heap_end指针，发现有效的堆空间已经不足1000字节。进一步分析链接脚本，发现官方提供的链接脚本没有保证heap空间的最小值，当用户占用的RAM要接近最大值时，heap空间的长度没有保证。
.bss :
{
. = ALIGN(4);
PROVIDE( _sbss = .);
*(.sbss*)
*(.gnu.linkonce.sb.*)
*(.bss*)
*(.gnu.linkonce.b.*)
*(COMMON*)
. = ALIGN(4);
PROVIDE( _ebss = .);
} >RAM AT>FLASH
PROVIDE( _end = _ebss); /* heap的起始地址夹在bss段和stack段之间 */
PROVIDE( end = . ); /* 这中间的剩余空间大小不好控制 */
.stack ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM) - __stack_size :
{
PROVIDE( _heap_end = . );
. = ALIGN(4);
PROVIDE(_susrstack = . );
. = . + __stack_size;
PROVIDE( _eusrstack = .);
__freertos_irq_stack_top = .;
} >RAM
调整一下链接脚本：
ENTRY( _start )
__stack_size = 2048;
__heap_size = 2048; /* 显式声明heap空间大小 */
SECTIONS
{
/* other section */
.bss :
{
. = ALIGN(4);
PROVIDE( _sbss = .);
*(.sbss*)
*(.gnu.linkonce.sb.*)
*(.bss*)
*(.gnu.linkonce.b.*)
*(COMMON*)
. = ALIGN(4);
PROVIDE( _ebss = .); /* 这句可以调整到下面 */
} >RAM
.heap :
{
. = ALIGN(4);
PROVIDE ( end = . );
PROVIDE ( _end = . );
. = . + __heap_size;
. = ALIGN(4);
PROVIDE( _heap_end = . );
} >RAM
.stack ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM) - __stack_size :
{
. = ALIGN(4);
PROVIDE(_susrstack = . );
. = . + __stack_size;
PROVIDE( _eusrstack = .);
__freertos_irq_stack_top = .;
} >RAM
}
以上这个链接脚本将固定heap空间为__heap_size设置的大小，heap段和stack段之间剩余的空间将可被stack使用，可避免栈溢出。如果想将剩余空间分配到heap，可将PROVIDE( _heap_end = . );移动到stack段的起始位置。
在我的开发环境中，默认情况下使用printf会使用1500字节左右的heap空间，如果你希望printf减小heap的使用，可将标准输出的行缓冲模式改为0缓冲模式，在第一次使用printf函数前执行setvbuf函数。
int main(void)
{
setvbuf(stdout, NULL, 0, _IONBF); /* 零缓冲模式 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
SystemCoreClockUpdate();
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf("ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );
while(1);
}
这样可大幅减少heap空间的使用。
当出现故障时我们可以在HardFault函数中输出必要的信息来协助分析问题：
#include
void HardFault_Handler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
extern int _write(int fd, char *buf, int size);
static int fault_printf(const char *format, ...)
{
#define FAULT_MSG_LEN (32)
static char buf[FAULT_MSG_LEN];
int len;
va_list args;
va_start(args, format);
len = vsnprintf(buf, FAULT_MSG_LEN, format, args);
va_end(args);
if(len > FAULT_MSG_LEN)
len = FAULT_MSG_LEN;
_write(0, buf, len);
return len;
}
void HardFault_Handler(void)
{
fault_printf("HardFault:\r\n");
fault_printf("MSTATUS: %#x\r\n", __get_MSTATUS());
fault_printf("MCAUSE : %#x\r\n", __get_MCAUSE());
fault_printf("MEPC : %#x\r\n", __get_MEPC());
if((__get_MCAUSE() & 0x80000000) == 0){
uint16_t exc_id = __get_MCAUSE() & 7;
const char* cause[8] = {
"Code unaligned",
"Code can't access",
"Code error",
"Break point",
"Load MEM unaligned",
"Load MEM error",
"Store MEM unaligned",
"Store MEM error",
};
if(exc_id < 8){
fault_printf("%s\r\n", cause[exc_id]);
}
}
while (1)
{
}
}
在HardFault使用了一个自定义的print，这是为了避免使用C库的printf时出现内存分配失败后导致的一系列连续故障。在HardFault中出现新的HardFault故障会把事情搞得更加复杂。
最后，我们来调整一下MounRiver软件的设置，这样可以让我们能够清楚直观的看到Flash和RAM分别用了多少。
在工程设置中定位到C/C++build - Setting中，在链接选项中添加一个额外的链接选项 -Wl,--print-memory-usage
这样比直接显示各个字段的大小要更加直观。
上图显示RAM用了93%，当RAM占用接近最大时，需要及时调整代码中各个模块的内存分配。
