字节不对齐导致的HardFault
Cortex-M家族是ARM公司推出的一系列基于ARM架构的微控制器内核，专为嵌入式系统设计。该家族的特点是低功耗、高效能和丰富的外设接口，适合于物联网、便携式设备和其他嵌入式应用。Cortex-M系列包括多个型号，如Cortex-M0、M0+、M3、M4、M7和M23等，具备不同的处理能力和功能集。
不过基于Cortex-M0的内核的MCU来说，字节不对齐会导致软件出现Hardfault，这里举例说明什么样的情况下出现Hardfaul.
假设你有一个32位（4字节）的整数，而它的内存地址需要是4的倍数才能保证对齐访问（即地址为0x0000、0x0004、0x0008等）。如果你在一个不能被4整除的地址上访问这个整数，那就是非对齐访问。
对齐访问的例子：
假设你有一个32位的整数存储在地址 0x1000 上：
uint32_t *ptr = (uint32_t *)0x1000; // 假设0x1000是4字节对齐的地址
uint32_t value = *ptr; // 对齐访问，不会有问题在这个例子中，地址 0x1000 是4的倍数，因此这是一个对齐的访问，处理器可以高效地读取数据。
非对齐访问的例子：
如果你尝试在地址 0x1002 上访问同样的32位数据（注意0x1002不是4的倍数），这就是一个非对齐访问：
uint32_t *ptr = (uint32_t *)0x1002; // 0x1002 不是4字节对齐
uint32_t value = *ptr; // 非对齐访问，可能导致硬件故障（HardFault）在Cortex-M0这种不支持非对齐访问的处理器上，上面的代码将会导致HardFault，因为处理器期望32位数据存储在4字节对齐的地址（即地址是4的倍数）。
0x1002 这个地址不是4字节对齐，因此处理器无法正确访问这个地址上的数据。
非对齐访问的常见场景
非对齐访问通常发生在以下场景中：
- 在内存中处理字节流（如通信协议数据包、文件格式等）时，没有严格考虑对齐。
- 结构体成员的布局没有对齐。
- 指针操作中错误地访问了非对齐的地址。
对于像Cortex-M0这样不支持非对齐访问的处理器，这样的错误会导致程序崩溃，并触发硬故障（HardFault）异常。因此在编写嵌入式系统代码时，特别需要注意数据的对齐问题。
那只有Cortex-M0单片机上才会出现非对齐访问造成的Hardfault吗？
非对齐访问造成的HardFault并不只限于Cortex-M0单片机，其他基于ARM架构的处理器也可能出现类似的问题。具体来说，以下是几个关键点：
Cortex-M系列的通用性：
- Cortex-M系列（如Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4等）通常都要求数据对齐。对于不支持非对齐访问的核心（如Cortex-M0），如果发生非对齐访问，将导致HardFault异常。
Cortex-M0的特性：
- Cortex-M0不支持非对齐访问，任何试图在非对齐地址上读取或写入数据的操作都会导致HardFault。
其他Cortex-M系列核心：
- Cortex-M3和Cortex-M4可以在某种程度上支持非对齐访问，但这通常会导致性能下降。尽管如此，这些处理器在默认情况下仍然会引发异常（Fault），特别是在某些操作（如访问某些外设寄存器）时。因此，虽然它们可能可以处理非对齐访问，但开发者仍需谨慎处理。
ARM架构的其他处理器：
- ARM架构中的其他核心（如Cortex-A系列）可能支持非对齐访问，但这也取决于特定的实现和配置。对于这些核心，非对齐访问通常不会导致崩溃，但可能会影响性能。
总结
- 非对齐访问导致HardFault的情况不仅限于Cortex-M0。
- Cortex-M0明确不支持非对齐访问，而其他Cortex-M核心和ARM架构的其他处理器可能在不同情况下表现出不同的行为。
- 对于所有ARM Cortex系列的处理器，始终建议遵循内存对齐的原则，以确保代码的稳定性和性能。
原文地址：https://blog.csdn.net/yangkunhenry/article/details/99962679
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