STM32H7-MPU
一、MPU的作用
防止不受信用的应用程序访问受保护的内存区域
1 [! H; p. B6 l8 y9 E防止用户应用程序破坏操作系统使用的数据
通过阻止任务访问其他任务的数据区
允许将内存区域定义为只读，以便保护重要数据。
' b) p, s. B$ z) h. j检测意外的内存访问
6 Q9 V3 S1 r: e7 C简单来说，就是内存保护、外设保护和代码访问保护。
7 S/ I0 U# u. t2 `6 S
二、MPU的功能实现
- W0 d8 i/ v( `) d9 G​ MPU可以配置保护16个内存区域，每个区域都是独立配置的。每个区域的最小要求是32字节，同时每个区域还可以配置为8个子区域，通过寄存器对应的bit来使能。
- |% i  u, ]; [$ i# [
7 [% n9 x; A" Y* b3 `​ MPU可配置的16个内存区的序号范围是0-15，还有一个默认区（背景区）序号为-1，这些内存区可以重叠以及嵌套——序号为15的优先级最高、背景区的优先级最低。例如下图，共有七个内存区：一个背景区+序号为0-5的内存区。内存区4和内存区0、1有重叠部分，则重叠部分按照内存区4的配置规则执行；内存区5被完全包含在内存区3里面，则这部分内存区的配置按照内存区5的配置规则进行。

9 E& O3 X7 ^( `
三、MPU常用的寄存器（RASR寄存器和控制寄存器）

XN位：表示是否使能指令的提取
XN=0：使能指令提取，即这块内存可以执行程序代码
9 `  M) M1 o7 W0 fXN=1：禁止指令提取，机这块内存禁止执行程序代码
AP位：设置指定区域的访问权限类型
! u; y3 @$ _% I. u( W

9 r+ ^% y1 w- s5 G- y
4 M* a9 O" j" G& u' {TEX、C、B、S位：用于配置Cache的策略
5 I" }; i( [7 `* s" f+ q
' i! C. S9 q8 ~6 ?# rC位：用于使能或者禁止Cache
* t( W% k! T8 j; _3 AB位：用于配合C位实现Cache下是否使用缓冲
  j. @! v3 E* U0 ZS位：用于解决多总线或者多核访问的共享问题
; _. h. Z/ K3 k. o. z

read/write-through/back/allocate的区别：
& r# R1 [) Z3 I( K+ T+ b
) G: A/ @+ Z- _0 R0 a一、CPU读Cache
+ k8 T+ e+ }4 |# [
Read through：直接从内存区读取数据
Read allocate：先把数据读取到Cache中，再从Cache中读取数据
, I1 t2 W% i0 f) F% Y, w% N二、CPU写Cache

若hit命中，有两种处理方式：

Write-through：在数据更新时，把数据同时写入Cache和存储区
; m3 D$ P  h) h7 [+ R: j操作简单，但是写入速度慢
8 p1 D$ X8 T/ Y2 y$ e# dWrite-back：只有在数据被替换出缓存时，被修改的缓存数据才会被写到后端存储。
写入速度快，但是一旦更新后的数据未被写入时出现断电，则数据无法找回
2 Z# C; b' L# `& y; I若miss，有两种处理方式：

Write allocate：先把要写的数据载入到Cache中，写Cache，然后再通过flush的方式写入到内存中。
No-write allocate：并不将写入位置读入缓存，直接把要写的数据写入到内存中。
什么叫hit/miss：
一、读操作
如果CPU要读取的SRAM区数据在Cache中已经加载好，这就叫读命 中（Cache hit），如果Cache里面没有怎么办，这就是所谓的读Cache Miss。
2 m' n- [8 F) Y
. f3 Q) w0 u" g* g) y二、写操作
9 G. ~/ G  K: E6 l如果CPU要写的SRAM区数据在Cache中已经开辟了对应的区域（专业词汇叫Cache Line，以32字节为单位），这就叫写命中（Cache hit），如果Cache里面没有开辟对应的区域怎么办，这就是所谓的写Cache Miss。
7 |" W2 X3 n. \* v
! N: ~# V, `$ r4 w! M& Z: `SRD位：用于控制内存区的子区域，一共有8bit，一个bit控制一个子区域，一般都开启
6 c" u) q* G, A1 n! P( [3 D7 E3 bSIZE位：配置保护的内存的大小


2 }5 W3 W, h/ Q$ q% d5 g0 b0 a四、MPU的HAL库配置函数
HAL_MPU_Disable：配置前要禁止MPU
, O2 e6 y1 ]& D; mHAL_MPU_Enable：使能
3 D; Y$ b9 N- _7 ]' n, h- O一般使用参数MPU_PRIVILEGED_DEFAULT
" M. z; O$ c5 K. N6 L1 c' Q2 Q1 THAL_MPU_ConfigRegion：配置MPU
! e1 m0 A7 w9 R* `8 f) p7 N  {1 `

1. static void MPU_Config( void )
   ! g! I  Z2 m& K7 Q. m
2. {
   3 m7 ]( ~; P/ z+ W/ K
3.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
   ; E6 w5 h0 ?5 C( F: F
4. 
   
5.     /* 禁止 MPU */
   , K9 I0 [& q3 q1 j6 i& t
6.     HAL_MPU_Disable();
   
7.     /* 配置 AXI SRAM 的 MPU 属性为 Write back, Read allocate Write allocate */
   
8. 
   
9.     //使能MPU
   
10.     MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;   
    # F# \- k0 Q1 e- n
11.     //指定MPU保护的内存起始地址，注意要和下面的大小进行对齐
    " x6 U8 n& d& V) c$ F+ N) u
12.     MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
    
13.     //配置保护的内存大小
    
14.     MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    : ~/ O, x5 x' o& W* G/ X
15.     //配置区域访问权限类型
    
16.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    " ~0 W- B; H" k4 {8 G
17.     //在开启Cache下是否使用缓冲
    
18.     MPU_InitSt ruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    - `& Q7 f  g- `) m: i4 ]( m+ }! P6 H% l4 E
19.     //是否开启Cache
    7 ?, m4 X  n0 U6 U. h3 L9 D) Q
20.     MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    - p/ t3 M' S- X3 o! V
21.     //是否开启共享
    
22.     MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
23.     MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    
24.     //配置缓存的策略
    
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField = M PU_TEX_LEVEL1;
      \3 [( Z* j* R
26.     //是否开启子区域
    7 W1 d- H8 e9 m) [) U+ D3 _+ w
27.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    : B& a$ N- M3 ?3 V/ j
28.     //指定指令访问状态
    
29.     MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    / _: k2 U- t3 x8 [7 P
30.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
31. 
    : g4 y# L, S' s9 ]! x
32.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    
33. }
    
34. 
    0 w! u/ V- }7 u, {  A% O) i

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& G' N4 r' [! P9 O