AArch64架构树莓派EL1运行时SP栈指针对齐错误异常排查

问题根本原因 #

AArch64架构要求栈指针SP在任何用于内存访问的场景下都必须满足16字节对齐，结合你的代码，核心问题有三个：

1. EL1的栈指针未初始化：你在启动代码中给SP赋值的操作是在EL2阶段执行的，此时修改的是SP_EL2寄存器。而你配置SPSR_EL2时设置了M域为0b0100，对应EL1t模式，切到EL1后会自动切换使用SP_EL0寄存器，这个寄存器你完全没有初始化，值是随机的，大概率不满足16字节对齐要求。
2. 栈地址设置不合理：你当前把栈顶设为_start地址，也就是代码段的起始位置，而栈是向下增长的，只要进行压栈操作就会覆盖你的启动代码，同时你也没有保证_start地址是16字节对齐的。
3. 你在目标配置中开启了+strict-align选项，强制要求所有内存访问必须对齐，进一步放大了栈指针对齐问题的影响。

修复方案 #

• 调整EL1的栈模式，建议改用EL1h模式，修改SPSR_EL2的赋值为0b1111000101（最后一位改成1，M域为0b0101，对应EL1使用SP_EL1），避免和EL0的栈混用。
• 在进入EL1后的init_el1函数最开头，先执行汇编指令初始化SP_EL1，注意栈地址要选在不会覆盖代码、数据段的高位内存，且必须16字节对齐，比如你可以在链接脚本中专门定义一个16字节对齐的栈段，把栈顶设为栈段的最高地址。
• 检查链接脚本，确保你使用的栈地址是16字节对齐的，不要直接用未对齐的符号地址作为栈顶。
• 额外优化：不要把栈放在代码段区域，建议在内存中划出一块独立的栈空间，大小至少设置为4KB以上，避免栈溢出覆盖其他数据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Someone