ARM cortex-M4 上的堆栈跟踪答案

【问题标题】：Stacktrace on ARM cortex-M4ARM cortex-M4 上的堆栈跟踪
【发布时间】：2017-06-23 15:25:47
【问题描述】：

当我在 ARM cortex-M4 (Thumb) 上遇到故障处理程序时，我会在故障发生之前获得 CPU 寄存器的快照。有了这些信息，我可以找到它所在的堆栈指针。现在，我想要的是回溯它传递的所有函数。我在这里看到的唯一问题是我没有帧指针，所以我无法真正看到某个子程序将 LR 无限保存在哪里。

如果帧指针在 r7 中不可用，如何解决这个问题？

【问题讨论】：

反汇编代码，看看栈上有什么。
你用的是什么调试器？我知道 Keil Uvision 上有一个调用堆栈。你是不是在绊倒某种陷阱？
@KooroshHajiani 我没有使用调试器，我的目标正在免费运行并且具有日志记录（printf 样式）功能。
在某些情况下，无法返回的函数（因为while (1) 或其他原因）不会推送 LR，因为它永远不会再次使用它。在这些情况下，您可以在 while (while (dummy == 0)) 中使用非常量对象全局变量来欺骗编译器，并使其认为函数可以返回。这是否符合您的问题？

标签： c arm cortex-m

【解决方案1】：

This blog post 参考 MIPS 架构讨论了这个问题 - 这些原则可以很容易地适应 ARM 架构。

简而言之，它描述了为给定 SP 和 PC 定位堆栈帧的三种可能性：

使用编译器生成的调试信息（不包含在可执行映像中）进行计算。
使用编译器生成的堆栈展开（异常处理）信息（包含在可执行映像中）进行计算。
扫描调用站点以找到调整堆栈指针的序言或尾声代码，并从中推断出堆栈帧地址。

显然它非常依赖于编译器和编译器选项，并且不能保证在所有情况下都能正常工作。

【讨论】：

在 SO 上有无数关于尝试使用 (gnu) 工具检查堆栈跟踪的 cortex-m 问题，听起来好像被打破了。只需查看代码以及您在其中的位置即可了解如何展开堆栈（反汇编和当前 pc 和 sp 值）。
@old_timer：第三种技术正是这样做的 - 以编程方式，根据 OP，但手动检查应用相同的原则。

【解决方案2】：

R7 不是 M4 上的帧指针，而是 R11。 R7 是 Cortex-M0+/M1 的 FP，通常只有较低的寄存器可用。无论如何，当 Cortex-M 使用 BL 和变体调用函数时，它会将返回地址保存到 LR（链接寄存器）中。在函数入口处，LR 被保存到堆栈中。所以理论上，要获得调用跟踪，你会“追逐” LR 链。

不幸的是，LR 在堆栈上的保存位置不是由调用约定定义的，它的位置必须从 DWARF 记录中该函数条目的调试信息中推断出来（在 . .elf 文件）。我不知道是否有一个实用程序可以从 ELF 文件中提取 LR 位置，但应该不会太难。

【讨论】：

【解决方案3】：

ImageCraft 的 Richard 是对的。

更多信息可以找到here

这适用于 C 代码。我很难将它应用到 C++ 中，但这并非不可能。

【讨论】：

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