마이크로 컨트롤러에서 printf는 변수 상태 확인, 디버깅, 센서값 출력 등 많은 용도로 사용됨.

이를 쉽게 사용하기 위한 설정 방법은 아래와 같음.

/* USER CODE BEGIN 4 */
int __io_putchar(int ch) {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

uart 핸들러 번호는 사용 환경에 맞춰 설정할 것.

CoolTerm을 이용하여 STM32에 인터페이스된 IMU의 6축 데이터를 PC에서 수신하는 코드를 작성함.

하지만 데이터 수신 시 데이터 깨짐 문제를 확인함.

이를 해결하기 위해 아래의 절차를 수행함.

1) Option -> Receive 탭에서 Wait for line ending을 체크

2) STM32 코드상에서 출력문의 마지막에 carriage return, line feed 옵션 넣기

위 해결 방법을 따를 시 아래와 같이 문제가 해결됨을 알 수 있음.

누군가에게 도움이 되길 바라며.

STM32 마이크로컨트롤러 환경에서 발생할 수 있는 무단 메모리 접근 및 정의되지 않은 영역 침범 시 발생하는 하드웨어 Fault 메커니즘과 이로 인해 HardFault가 유발되는 물리적 과정을 분석한다.

1. 개요

ARM Cortex-M 코어 아키텍처는 시스템 안정성과 무결성을 실시간으로 모니터링하기 위해 하드웨어 기반의 Fault 감지 로직(Fault Detection Logic)을 내장하고 있다. 개발 과정에서 하드웨어 초기화 이전에 특정 메모리 주소를 참조하거나 스택 오버플로우 등의 결함이 발생할 경우, 코어는 이를 감지하여 예외를 발생시킨다.

2. 하드웨어 예외 감시 장치 아키텍처

Cortext-M 코어 내부에는 예외의 성격과 발생 원인에 따라 세분화된 3개의 하드웨어 fault 감지 모듈이 존재한다.

2.1 예외 종류 및 하드웨어적 원인

3. HardFault Escalation 메커니즘

많은 임베디드 환경에서 위 3가지 개별 fault 상황이 발생했음에도 불구하고 최종적으로 항상 HardFault_Handler로 진입하게 된다. 이는 ARM 코어의 Fault Escalation 시스템 때문이다.

3.1 SHCSR(시스템 핸들러 및 제어 및 상태 레지스터)의 역할

칩이 부팅된 직후(reset 상태), SCB(시스템 제어 블록)의 SHCSR(System Handler control and Status Register) 내부의 BUSFAULTENA, USGFAULTENA, MEMFAULTENA 비트는 모두 0 (Disabled)으로 설정되어 있다.

개별 핸들러가 비활성화된 상태에서 감시 조건이 감지되면, 코어는 하드웨어 수준에서 해당 오류를 최상위 치명적 결함으로 판단하여 즉시 HardFault 등급으로 격상한다. 즉, HardFault는 개별 비상벨이 꺼져 있을 때 동작하는 시스템 전체의 최종 종합 비상 셧다운 루틴이다.

4. 하드웨어 감시 장치의 당위성

만약 아키텍처 내에 이러한 메모리 침범 감시 로직이 존재하지 않는다면, 코어는 잘못된 주소에서 읽어 들인 쓰레기값을 정상 명령으로 인하여 무작위 연상을 지속하게 된다. 

이는 전역 변수 영역 오염, 데이터 버스 충돌을 유발하고 외부 액추에이터 및 하드웨어의 오동작으로 이어질 수 있다.

따라서, HardFault를 통한 시스템 정지는 물리적 피해를 막고 시스템을 안전한 상태로 유지하기 위한 필수적인 안전장치이다.

STM에서 기존 이클립스 기반 CubeIDE 외에 VS Code에서 사용이 가능한 확장 프로그램을 선보임.

하지만, 설치 시 기존에 설치된 C/C++ extension의 IntelliSense와 충돌하는 문제가 있음.

즉, Microsoft C/C++ 확장의 IntelliSense 기능과 STM32Cube clangd가 동시에 동작하는 것이 문제의 원인임.

해결 방법은 아래와 같음.

1. STM32CubeIDE for VS Code 확장 기능을 disable함.

2. Preferences: Open User Setting (Json)에서 "C_Cpp.intelliSenseEngine": "default"를 추가함. 이는 IntelliSense를 전역에서 사용하겠다는 뜻임.

3. STM32 프로젝트 폴더에서 .vscode 폴더 생성 후 settings.json 파일을 생성

4. settings.json 파일에

{
    "C_Cpp.intelliSenseEngine": "disabled"
}

를 추가함.

5. extension 관리 탭에서 아래 그림과 같이 Enable(Workspace)를 클릭하여 활성화 함.

즉, 해결 방법은 STM32 프로젝트 폴더에서는 IntelliSense를 disable하고 STM32 Extension에서 제공하는 기능을 사용하는 것임. 이외의 프로젝트 폴더에서는 기존에 사용하던 intellisense를 사용하는 방법임.

이상 기술한 annoying 한 경고 메시지를 더 이상 안뜨게 하는 방법이 누군가에게 도움이 되길 바라며.