LAT1285
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LAT1285 – Rev 1.0– Jun. 2023
STM32 TrustZone 开发调试技巧（3）—— HardFault 调试与处理
关键字：TrustZone，HardFault，SCB, AIRCR，SHCSR
引言
在 STM32 TrustZone 开发调试技巧的前两篇中，我们介绍了内核的 SAU/IDAU，地址的安
全属性配置，资源的安全属性配置，内核访问资源的安全规则，以及 TrustZone 环境下外设使
用的常见问题等内容。TrustZone 环境开发中还可能经常遇到的一个问题就是软件触发的故障
错误。ARM CM33 内核 TrustZone 环境下的异常模型以及 Fault 的处理与不带安全扩展的情况
有着很多变化，一旦出现 HardFault，经验不足的开发者可能往会找不到头绪，不知道从哪里着
手寻找问题所在。因此，在这一篇的重点将围绕 CM33 TrustZone 环境下的异常模型以及
HardFault 的调试与处理展开，供开发者参考。
1. CM33 TrustZone 架构下的异常模型
在 STM32 TrustZone 开发调试技巧的第二篇中我们介绍过 CM33 带安全扩展的 S 和 NS 侧
的中断以及中断向量表，这里不再赘述。表 1 总结了其中的 Fault 异常。
表1. CM33 TrustZone 架构下的 Fault 异常
Exception
Number
IRQ
Number
Exception Type
优先
级
是否
Bank
使能
3
-13
Secure HardFault
（SCB AIRCR.BFHFNMINS = 1）
-3
否
总是使能
(NS HardFault 是否使能
取决于 SCB
AIRCR.BFHFNMINS 位)
Secure HardFault
（SCB AIRCR.BFHFNMINS = 0）
-1
HardFault
（SCB AIRCR.BFHFNMINS = 0）
-1
4
-12
MemoryManage
可配
是
默认不使能
取决于 SCB_S / SCB_NS
SHCSR.MEMFAULTENA
5
-11
BusFault
可配
否
默认不使能
取决于 SCB_S / SCB_NS
SHCSR.BUSFAULTENA
6
-10
UsageFault
可配
是
默认不使能
取决于 SCB_S / SCB_NS
SHCSR.USGFAULTENA
7
-9
SecureFault
可配
否
默认不使能
取决于 SCB_S
SHCSR.SECUREFAULTENA
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1.1. Fault 异常类型（带安全扩展）
1.1.1. Hard Fault
HardFault 是默认的 Fault 异常，总是使能。触发的原因可能是由于异常处理本身触发了错
误，或者某个异常无法被其他机制处理而上升到 HardFault。它的优先级高于所有其他可配置优
先级的异常。
在 TrustZone 环境中，HardFault 不是 Bank 的。同一个异常，要么触发 S 侧的
HardFault，要么触发 NS 侧的 HardFault。SCB 的 AIRCR.BFHFNMINS 决定了是否使能 NS
的 BusFault，HardFault 和 NMI。如果 SCB 的 AIRCR.BFHFNMINS=0，HardFault 总是触发 S
侧的 HardFault Hanlder；如果 AIRCR.BFHFNMINS=1，则故障可能触发 NS 侧的 HardFault
Handler，也可能触发 S 侧的 HardFault Handler。图 1 给出了在其他 Fault 未使能情况下，
HardFault Handler 触发一般情形。
图1. HardFault Handler 的触发
需要注意的是，即使 AIRCR.BFHFNMINS=1，原本 target 到 S 侧并且上升为 HardFault 的
异常，将依旧触发 S 侧的 HardFault，他们并不受到 AIRCR.BFHFNMINS 位的影响，例如当安
全代码违反 MPU 保护规则，产生 MemManage 错误的时候，即使 AIRCR.BFHFNMINS=1，故
障还是会进入 Secure HardFault Handler。而 NS 侧的 HardFault，只有当
AIRCR.BFHFNMINS=1 时才有可能会被触发。
另外还要注意一点，AIRCR 寄存器不能直接修改，需要先写 Key 值才能更改寄存器内容。
置位或清除 AIRCR.BFHFNMINS bit 的示例代码如下（只能在安全代码中使用）：
void SECURE_SetNMIHFBFTarget(int NS)
{
uint32_t reg_value;
uint32_t target = (NS==1)?1:0;
/* read old register configuration */
reg_value = SCB->AIRCR;
/* clear bits to change */
reg_value &= ~((uint32_t)(SCB_AIRCR_VECTKEY_Msk | SCB_AIRCR_BFHFNMINS_Msk));
/* insert write key and target bit */
reg_value = (reg_value |
((uint32_t)0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos) |
(target << SCB_AIRCR_BFHFNMINS_Pos) );
SCB->AIRCR = reg_value;
}
注意：有的时候，软件可能需要设置 AIRCR.PRIS 位，来整体降低 NS 中断的优先级（例
如在 TF-M 的实现中就使用这个机制）。这时候，如果同时设置 AIRCR.PRIS=1，
