STM32C0 HAL 库的 SPI 驱动导致的 Hardfault 问题分析

1、问题描述

客户在项目开发中使用 STM32C071 作为主控 MCU，驱动代码使用了版本STM32Cube_FW_C0_V1.2.0，应用程序调用 SPI HAL API 与 NFC 模块通信，SPI 工作在Master 模式，调用 HAL_SPI_Transmit 函数发送数据的时候，出现 Hardfault 现象，同时客户反馈同样的应用程序代码在 STM32G0 平台上，没有出现类似的问题，客户不得其解。根据客户反馈的现象，本文分析其原因以及解决方法。

2、问题原因

移植客户调用 SPI HAL 的代码片段到 NUCLEO_C031C6 开发板上，复现了同样的问题，经过单步调试跟踪，跟踪汇编代码，导致 Hardfault 的指令是 LDRH，查看 Cortex-M0+编程手册，明确了目的地址不对齐，会导致 Hardfault 异常，而 LDRH 访问的是 16 位数据，所以其访问的地址必须按照双字节对齐，也就是说 hspi->pTxBuffer 的地址必须是双字节对齐。查看变量值，hspi->pTxBuffer 的地址为 0x2000014B,显然不是一个符合对齐规则的地址。

那么问题来了，同样应用层代码，为何在 STM32G0 平台上没有出现问题，通过比较 SPIHAL 库驱动代码，STM32C0 的驱动对数据类型进行了强制转换，该操作导致了问题。所以,基于 STM32C0 的这部分代码是存在隐患的，如果应用代码传递的数据 buffer 地址不是双字节对齐，就会导致这个问题。

3、解决方案

针对问题原因，这里有两种解决方案。

第一种方案，要求应用程序传递的数据 Buffer 地址按照双字节对齐，这个实现起来很容易，不同的编译器有不同的关键字设置变量地址对齐属性，如 KEIL 可以使用__attribute__((aligned(2))) 关键字即可保证变量地址是双字节对齐的。

第二种方案，微调 SPI HAL 代码，避免地址不对齐因为客户的应用代码有多出调用 SPI HAL 的语句，没法保证每个地方传递的数据 Buffer 地址都是按照双字节对齐的，所以最终采用了第二种方案解决其问题。