例外が発生した場合（連載１２）

(2023/9/6)

［連載１２］ 例外が発生した場合

今回は、例外が発生した場合どうなるのか？どうすべきなのか？について、考えていきます。

プログラムが完成に近づいてきたら、デバッガを外しての動作確認を行う事が多くなってきます。
という事は、各例外処理は自作関数でハンドルすることになります。

SOLIDでは、自作関数を例外ハンドラとして登録すれば、ブレークはせずにその関数でハンドルができます。
※無償提供されているSOLID for Raspberry Pi4では自作ハンドラ関数を登録することはできません。

以下URLで解説されています。https://solid.kmckk.com/SOLID/doc/latest/user_guide/exceptions.html#id7

試してみましょう。

ここからは、Cortex-A9搭載ボード×PARTNER Jet2の組み合わせで動かしてみます。

先程のソースコードを変更し、例外ハンドラを登録してみます。
使用しているボードに搭載されているCPUはCortex-A9なので、AArch32です。

したがって、ベクタ番号は以下になります。

https://solid.kmckk.com/SOLID/doc/latest/os/cs/vector.html#aarch32

ちょっとすみませんが抜粋させていただきます。
AArch32のベクタ番号：

参考に、64ビットアーキテクチャの場合のベクタ番号は以下です。

https://solid.kmckk.com/SOLID/doc/latest/os/cs/vector.html#aarch64

ついでにこちらも抜粋させていただきます。
AArch64のベクタ番号：

今回はAArch32なので、SOLID_VECTOR_DATAABORTに対応する例外ベクタを登録します。

3.1 例外自作ハンドラに飛ばす

まず始めに、自作ハンドラの動作を見てみましょう。

①　データアボート例外ハンドラ関数を書く
my_exception_handlerという関数名にしました。

後々のために、solid_vector.hをインクルートしておきます。
ハンドラ関数の中身は、今回は動作を見るだけなので空でいいでしょう。

それと、ここに来たらブレークしてくれるといいですね。
ブレークポイントを設定しました。

②　この関数を例外ハンドラとして登録する

ベクタハンドラ構造体を、myExceptionHandlerという名称で定義してみました。

ベクタハンドラ構造体については以下URLに記載されています。
https://solid.kmckk.com/SOLID/doc/latest/os/cs/vector.html#solid-vector-handler

そしてSOLID_VECTOR_Register関数を使って登録します。
SOLID_VECTOR_Register関数については、以下URLに記載されています。
https://solid.kmckk.com/SOLID/doc/latest/os/cs/vector.html#solid-vector-register

今回の対象とする例外は、データアボート例外なので、「SOLID_VECTOR_DATAABORT」を指定します。

そしてこの、register_exception関数をルートタスクでコールしてみます。
そうすると、データアボート例外が発生するとmy_exception_handler関数に飛んできて、仕掛けたブレークポイントでヒットするはずです。

では実行してみましょう。

自作例外ハンドラ関数に飛んできました。
下にある「呼び出し履歴」を見てみると、4つ下にchile_task()がいますね。

ダブルクリックしてみましょう。

例外を発生させている箇所が表示されました。

念のため、このプログラムでベクタハンドラ構造体を登録しなかったらどうなるでしょうかを試してみます。
そしてこの、register_exception関数をコールしている行をコメントアウトするだけです。

実行してみます。

「自作例外ハンドラ関数が登録されていない」という状態なワケですから、SOLID側でデバッグ例外を検出してブレークしました。

3.2 例外自作ハンドラで情報を出力

自作ハンドラで例外発生時の情報が知りたいですよね。
そうするとデバッガを接続しない状態であっても、ある程度例外の情報がわかります。
よくある感じの、例えばLinuxがクラッシュした時のようなイメージです。

試してみましょう。

まず、例外ハンドラ関数内で、UART経由でContextを表示するコードを付けます。

Contextには例外を発生させたアドレス等の情報が含まれています。
以下URLにContextの構造体について記載されています。

http://solid.kmckk.com/doc/skit/current/os/cs/type.html#c.SOLID_CPU_CONTEXT

Context内のrarmに各レジスタ情報が格納されています。
中でもrarm[15]には例外発生の起因となった命令のあるPCが格納されていますので、こちらを表示してみましょう。

プログラムはこうなりました。

実行してみましょう。

例外発生個所を確認しておきます。

例外発生元のPCはここですね。0x80010554です。

シリアルターミナルのログ出力はどうなっているでしょうか。

0x80010554と出ていますね。

では最後に、シリアルターミナルに例外発生時のレジスタ情報すべてを表示させてみましょう、

プログラムはこんな感じです。

/* データアボートハンドラ */
static int my_exception_handler(void *param, SOLID_CPU_CONTEXT *pContext)
{
	syslog(LOG_INFO, "Data Abort!!!");
	syslog(LOG_INFO, "Jump from 0x%x (Context->rarm[15])", pContext->rarm[15]);
	syslog(LOG_INFO, "Register information:");
	syslog(LOG_INFO, "  r0=0x%x:", pContext->rarm[0]);
	syslog(LOG_INFO, "  r1=0x%x:", pContext->rarm[1]);
	syslog(LOG_INFO, "  r2=0x%x:", pContext->rarm[2]);
	syslog(LOG_INFO, "  r3=0x%x:", pContext->rarm[3]);
	syslog(LOG_INFO, "  r4=0x%x:", pContext->rarm[4]);
	syslog(LOG_INFO, "  r5=0x%x:", pContext->rarm[5]);
	syslog(LOG_INFO, "  r6=0x%x:", pContext->rarm[6]);
	syslog(LOG_INFO, "  r7=0x%x:", pContext->rarm[7]);
	syslog(LOG_INFO, "  r8=0x%x:", pContext->rarm[8]);
	syslog(LOG_INFO, "  r9=0x%x:", pContext->rarm[9]);
	syslog(LOG_INFO, "  r10=0x%x:", pContext->rarm[10]);
	syslog(LOG_INFO, "  r11=0x%x:", pContext->rarm[11]);
	syslog(LOG_INFO, "  r12=0x%x:", pContext->rarm[12]);
	syslog(LOG_INFO, "  r13=0x%x:", pContext->rarm[13]);
	syslog(LOG_INFO, "  r14=0x%x:", pContext->rarm[14]);
	syslog(LOG_INFO, "  r15=0x%x:", pContext->rarm[15]);
	syslog(LOG_INFO, "  cpsr=0x%x:", pContext->cpsr);
	return SOLID_ERR_OK;
}

実行してみます。

このように表示されました。

デバッガの助けがなくとも、例外ハンドラでこの情報を見ることができました。