RISC-V 启动汇编异常定位

Posted 2023-01-25 Top嵌入式

一、问题现象

最近在给一款 RISC-V 的芯片写 boot 汇编，遇到个奇怪的 BUG，系统启动后，在 boot 中打印调试信息会异常死机，死机现场的信息显示 pc 跑飞，异常寄存器也是指令获取错误

二、定位问题

这种问题还是比较难定位的，谁也不知道是代码问题还是编译器问题还是芯片问题，不过我遇到的是代码问题，这里分享一下我的定位思路。

首先启动 boot 运行在 risc-v 的 M 模式，系统发生的异常和中断时， mcause 会记录异常和中断的类型，中断时 mcause 的最高有效位置 1，同步异常时置 0，观察 mcause 寄存器，定位到的是内部异常。

然后分析异常处理流程，在异常发生时，异常指令的 PC 被保存在 mepc 中，PC 被设置为 mtvec 的地址加上偏移。（对于异常，mepc指向导致异常的指令；对于中断，它指向中断处理后应该恢复执行的位置。）RISC-V 架构也会根据异常来源设置 mcause，并将 mtval 设置为出错的地址或者其它适用于特定异常的信息字。

这里 mtvec 我直接设置为了异常自陷函数，正是这一操作导致了问题的产生，trap 我直接指向了异常函数的实体，没有设置一个异常和中断表，在进入到打印函数后会产生串口 UART，使用到 mtvec 的基地址做为偏移，以实体函数的地址作为偏移基地址肯定会产生问题，所以该问题修改 此寄存器的值为中断表的基地址就可以解决问题。

三、地址对齐问题

改变实体代码的地址对齐会让问题表面上消失，分析的原因可能是对齐的实体代码在我设置的异常跳转函数后面，与异常函数在 .text 段的地址空间连续，改大对齐，相当于用 nop 填充了地址跳转表，串口中断进入没有产生错误，再加上我也没使用到串口中断接收函数，只是开启了中断，所以问题没有发现出来。