STM32G070内存对齐问题：从HardFault异常到解决方案

"本文档是应用笔记LAT1185，主要讨论了一个在使用STM32G070微控制器时遇到的HardFault异常问题，该问题与内存地址对齐有关。在KEIL MDK环境下，当编译优化级别设置为Level0时，程序会触发HardFault异常，而切换到Level1时程序则能正常运行。文档深入分析了问题的原因，并提供了相应的解决方案。" 在STM32G070的开发过程中，有时会遇到一个看似与编译工具KEIL MDK相关的HardFault异常。客户报告称，当使用Level0优化级别时，程序会出错，但改为Level1时则运行良好。然而，经过分析，问题的根本原因并非KEIL MDK的bug，而是内存访问时的地址对齐问题。 问题在于，客户在代码中定义了一些全局数组，当尝试访问这些数组时，触发了HardFault异常。通过使用KEIL的调试器进行汇编级调试，发现在LDR指令执行时出现了问题。LDR指令用于从内存中加载一个WORD数据到指定寄存器，要求内存地址必须是4字节的倍数，即4字节对齐。如果地址未对齐，就会引发HardFault异常。 在出现问题的代码段中，LDR指令试图从非4字节对齐的地址0x2000000F加载数据，而当编译优化级别设置为Level1时，生成的代码访问的是4字节对齐的地址0x20000000，因此程序可以正常运行。 为了解决这一问题，开发者需要确保所有涉及内存访问的地方，特别是涉及到LDR指令的，其地址都是4字节对齐的。这可能意味着要重新组织数据结构，或者在访问特定内存区域之前进行适当的调整。在某些情况下，编译器可能会自动处理对齐问题，但为了确保兼容性和避免类似故障，程序员应明确理解并控制内存对齐。 在编写和调试STM32代码时，理解处理器架构的特性，如Cortex-M0的内存访问规则，至关重要。此外，适当设置编译器优化级别也可以帮助暴露潜在问题，因为不同的优化级别可能会影响代码生成的方式，使得某些问题在某些优化级别下显现出来。 地址对齐是嵌入式系统开发中的一个重要考虑因素，尤其是对于资源有限的微控制器。通过理解和遵循正确的对齐规则，可以避免不必要的硬件故障，提高代码的稳定性和效率。在遇到类似问题时，检查内存访问操作和编译器优化设置是排查问题的关键步骤。