Это какой именно prefetch отключили? Интересно.
И действительно все fault-ы после этого прекратились?

PS: У Вас кстати LwIP плохо портирован (или вообще не портирован) на Cortex. Видно по куску кода в самом первом посте
(SWAP_BYTES_IN_WORD).

Скорее всего отключили буфер предварительной выборки Prefetch buffer: FLASH_ACR_PRFTEN. Сам сталкивался с тем что при включенном буфере программа попадает в HardFault, из произвольного места.

Отключил FLASH_ACR_PRFTEN. После этого, пока не было ни одного Hard_Fault. Я как-то и падения производительности не заметил. Сейчас 5 фильтров IIR использующих FPU крутятся и 50 частот обрабатывается алгоритмом Герцеля + Speex. Хватает еще и на сеть вполне.

По поводу оптимизации LwIP, это тот который в STM32Cube идет. То есть, я его ни как не правил, наверное его ни кто не оптимизировал под Cortex.

У вас наверное ревизия A. Там не работает префетч, это описано в еррате.
В ревизии Z это исправили.
Я использовал вот такой код, чтобы включать префетч только в ревизии Z:

А зачем его включать, если и без него всё работает?

Чтобы работало быстрее? Без кешей тоже все работает и без любых других оптимизаций.

У меня FreeRTOS, LwIP, десяток задач, stm32f407. FPU в полный рост причём в очень многих задачах. Математики очень много. Всё работает ничего не вылетает. Так что ничего не надо переносить.
Гарантированные размеры стека настраиваются легко. Выберите режим, чтобы он заполнялся. дайте поработать да и посмотрите докуда доходит. FreeRTOS это позволяет сделать.

В моей практике если "уже работает", ни разу не было "лучше бы быстрее". Даже наоборот - станешь ускорять, что-нибудь напутаешь и что-нибудь сломаешь. Это же не компьютерная игра, а embedded.

Я не путаю и не ломаю. А чем дальше в лес, тем сложнее без наворотов. Cortex-M7 на 300 МГц без ускорений сильно тормозится.

У меня тоже все работает и ничего не вылетает, проблема была в префтече на ревизии А, собственно выше я так и написал.