STM32H7+FreeRTOS下指针强制转换引发HardFault问题咨询

我在Atollic TrueSTUDIO for STM32环境下开发STM32H7项目，采用C语言结合FreeRTOS开发。

常规运行正常的代码 #

Ui08 *pointerSomething;
Ui64 localVariable;

pointerSomething=&addressOfSomething;
localVariable = *(Ui64*)(pointerSomething);

这段代码在常规场景下能正常执行。

出问题的FreeRTOS线程代码 #

// thread begin
Ui08 *pointerSomething;
Ui64 localVariable;

case 3: 
   pointerSomething=&addressOfSomething;
   localVariable = *(Ui64*)(pointerSomething);
break;
// thread end

首次进入case 3时运行正常，但第二次执行到localVariable = *(Ui64*)(pointerSomething);时触发HardFault。

解决方法：改用memcpy #

// thread begin
Ui08 *pointerSomething;
Ui64 localVariable;

case 3: 
   pointerSomething=&addressOfSomething;
   memcpy( &localVariable, pointerSomething, sizeof(localVariable) );
break;
// thread end

改用memcpy后，HardFault问题消失。

问题原因解析 #

核心原因是STM32H7搭载的ARM Cortex-M7内核对内存访问有严格的对齐要求，指针强制转换的写法直接违反了这一规则：

• Cortex-M7要求64位数据（Ui64类型）的访问地址必须是8字节对齐的。当你把Ui08*强制转换成Ui64*并直接解引用时，如果addressOfSomething的实际地址不满足8字节对齐，就会触发内核的对齐错误陷阱，进而引发HardFault。
• 常规代码和首次进入case时正常，是巧合导致的：要么是常规场景下addressOfSomething的地址刚好符合对齐要求，要么是编译器优化时自动调整了内存布局；而FreeRTOS线程的栈调度机制或编译器对线程代码的优化策略不同，第二次执行时addressOfSomething的地址处于非对齐状态，触发了问题。
• memcpy能解决问题，是因为它是按字节逐位拷贝数据，不涉及内核要求的对齐访问规则，无论地址是否对齐，都能安全完成数据传输，避开了对齐检查。

额外注意：

• 这种指针强制转换的写法本身属于C语言的未定义行为，编译器不会帮你检查对齐合法性，在不同环境、不同优化级别下可能出现各种不可预期的问题。
• 虽然可以通过配置SCB->CCR寄存器的UNALIGN_TRP位关闭非对齐访问陷阱，但这会降低系统性能，且不是通用解决方案，更推荐使用memcpy这种符合C标准的写法处理非对齐数据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mryldz