HardFault（硬错误） 是一种 系统级异常（System Exception）， 在 Cortex-M 架构中，表示内核检测到严重故障且无法交给其他 Fault 处理器处理时触发。

参考： https://blog.csdn.net/weixin_43684318/article/details/120857170

在 STM32H7 的异常向量表中：

异常	名称	向量号	优先级（固定）
Reset	复位	1	—
NMI	不可屏蔽中断	2	高
HardFault	硬错误	3	固定最高（仅次于 NMI）

一、HardFault 的常见触发原因

类型	说明	典型示例
非法内存访问	访问不存在或未映射的地址	*(uint32_t*)0xFFFFFFF0 = 0;
空指针/野指针	指针未初始化或被破坏	p = NULL; *p = 1;
栈溢出或栈越界	任务栈空间不够或栈被破坏	RTOS任务或递归太深
执行非法指令	跳转到无效指令区	函数指针出错、堆栈破坏
未对齐访问	按 4 字节访问未对齐地址	LDR R0, [R1, #1] 且 R1 未对齐
除零操作	除数为零且 DIV_0_TRP 置位	/ 0
总线错误（BusFault）上报	严重总线访问错误	访问 Flash/外设时序异常
内存管理错误上报	MPU 检测非法区域访问	非法访问受保护内存
使用非法返回地址	PC/LR 被破坏	栈损坏后 BX LR 跳错地址

二、Fault 分类结构（在 Cortex-M7 中）

Fault 类型	含义	是否能屏蔽	常引起的 HardFault
MemManage Fault	内存保护错误（MPU）	可屏蔽	是
BusFault	总线访问错误	可屏蔽	是
UsageFault	指令或数据使用错误	可屏蔽	是
HardFault	无法分类或升级错误	不可屏蔽	否（最高）

当以上三种 Fault 没有被单独开启或无法处理时，会自动升级为 HardFault。

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三、HardFault 时 CPU 的堆栈内容

当 HardFault 发生时，CPU 自动将以下寄存器压栈（在当前 SP 指向的栈）：

压栈顺序	内容	说明
1	R0	参数或通用寄存器
2	R1	参数或通用寄存器
3	R2	参数或通用寄存器
4	R3	参数或通用寄存器
5	R12	临时寄存器
6	LR	返回地址
7	PC	出错指令地址
8	xPSR	程序状态寄存器

四、如何定位 HardFault 位置（调试方法）

方法 1：使用调试器（IAR）

当进入 HardFault_Handler 时：

1. 打开 寄存器窗口，可以通过读取 CONTROL 寄存器 来判断：

📘 CONTROL[1] 位：

• 0 → 使用 MSP（主堆栈指针）

• 1 → 使用 PSP（进程堆栈指针）

2. 打开Memory窗口，搜索相应的栈指针地址（四字节查看）

3. 找到栈指针里面存的被卡死的PC地址（栈顶指针偏移7位），因为顺序是R0,R1,R2,R3,R12,LR,PC

4. 在反汇编里面获取PC对应的函数。

5. 根据汇编定位分析问题。

以我这个举例就是去非法获取123456地址的值。

方法 2：在 HardFault_Handler 中提取出错现场。程序调试

void HardFault_Handler(void)
{
    __asm volatile
    (
        "TST lr, #4            \n"   // 检查使用 MSP 还是 PSP
        "ITE EQ                \n"
        "MRSEQ r0, MSP         \n"
        "MRSNE r0, PSP         \n"
        "B hard_fault_handler_c\n"
    );
}
​
void hard_fault_handler_c(uint32_t *stacked_addr)
{
    uint32_t stacked_r0  = stacked_addr[0];
    uint32_t stacked_r1  = stacked_addr[1];
    uint32_t stacked_r2  = stacked_addr[2];
    uint32_t stacked_r3  = stacked_addr[3];
    uint32_t stacked_r12 = stacked_addr[4];
    uint32_t stacked_lr  = stacked_addr[5];
    uint32_t stacked_pc  = stacked_addr[6];  //  出错指令地址
    uint32_t stacked_psr = stacked_addr[7];
​
    printf("HardFault!\n");
    printf("R0  = 0x%08lx\n", stacked_r0);
    printf("R1  = 0x%08lx\n", stacked_r1);
    printf("R2  = 0x%08lx\n", stacked_r2);
    printf("R3  = 0x%08lx\n", stacked_r3);
    printf("R12 = 0x%08lx\n", stacked_r12);
    printf("LR  = 0x%08lx\n", stacked_lr);
    printf("PC  = 0x%08lx\n", stacked_pc);
    printf("PSR = 0x%08lx\n", stacked_psr);
​
    while(1);
}

在调试终端中即可看到 出错的 PC 地址 然后在 .map 文件或反汇编窗口中查找该地址属于哪个函数即可定位问题。

总结

分类	含义	定位方法
原因	非法访问 / 栈破坏 / 指令错误	由 CPU 自动进入 HardFault
入口	HardFault_Handler	在向量表中定义
分析	查看 PC、LR、CFSR、BFAR	定位代码位置
修复	校验指针、检查栈、任务、FPU 设置	防止再次发生