STM32单片机故障分析与解决：异常处理、死机排查的实战技巧

# 1. STM32单片机故障分析基础

STM32单片机故障分析是嵌入式系统开发中至关重要的一环。它涉及到识别、诊断和解决各种故障，以确保系统稳定可靠地运行。本章将介绍STM32单片机故障分析的基础知识，包括故障分类、故障排查方法和故障预防措施。

故障分类：STM32单片机故障可分为两大类：硬件故障和软件故障。硬件故障是指由物理损坏或设计缺陷引起的故障，而软件故障是指由代码错误或逻辑缺陷引起的故障。

故障排查方法：故障排查是一个系统化的过程，涉及到收集信息、分析故障症状和确定根本原因。常用的故障排查方法包括：

* 调试器分析：使用调试器逐步执行代码，检查寄存器值和内存内容，以识别代码错误。
* 逻辑分析仪分析：使用逻辑分析仪捕获系统信号，分析时序和数据流，以识别硬件故障或软件时序问题。

# 2. 异常处理机制**

## 2.1 异常处理的原理和分类

异常处理机制是 STM32 单片机处理异常情况的关键，它可以及时响应异常事件，并采取相应的措施，避免系统崩溃或数据丢失。异常处理的原理是通过中断向量表，将异常事件映射到对应的异常处理程序。

### 2.1.1 中断异常

中断异常是由外部事件或内部事件触发的，它会打断当前正在执行的程序，并跳转到对应的中断服务函数。中断异常的优先级由中断向量表中的位置决定，优先级高的中断可以打断优先级低的中断。

### 2.1.2 复位异常

复位异常是由于复位信号的到来而触发的，它会将单片机复位到初始状态。复位异常的优先级最高，可以打断任何正在执行的程序。

## 2.2 异常处理程序的编写

异常处理程序是响应异常事件的代码段，它需要根据异常的类型采取不同的处理措施。

### 2.2.1 中断服务函数

中断服务函数是响应中断异常的代码段，它需要保存中断现场，处理中断事件，然后恢复中断现场。中断服务函数的编写需要遵循以下步骤：

- 保存中断现场：使用 `push` 指令保存寄存器 R0-R12、LR 和 PC。
- 处理中断事件：根据中断源进行相应的处理，例如读取中断标志位、清除中断标志位、执行中断处理逻辑等。
- 恢复中断现场：使用 `pop` 指令恢复寄存器 R0-R12、LR 和 PC。
- 返回：使用 `bx lr` 指令返回到中断发生前的位置。

### 2.2.2 复位处理函数

复位处理函数是响应复位异常的代码段，它需要对单片机进行初始化，并跳转到应用程序入口点。复位处理函数的编写需要遵循以下步骤：

- 初始化单片机：配置时钟、堆栈、中断向量表等。
- 跳转到应用程序入口点：使用 `bl` 指令跳转到应用程序入口点地址。

**代码块：中断服务函数示例**

void USART1_IRQHandler(void)
{
    // 保存中断现场
    push({r0-r12, lr, pc});

    // 处理中断事件
    if (USART1->SR & USART_SR_RXNE)
    {
        // 读取接收到的数据
        uint8_t data = USART1->DR;
        // 处理接收到的数据
    }

    // 恢复中断现场
    pop({r0-r12, lr, pc});

    // 返回
    bx lr;
}

**逻辑分析：**

该中断服务函数响应 USART1 的接收中断。它首先保存中断现场，然后读取接收到的数据