【经验分享】STM32H7时间关键代码在ITCM执行的超简单方法

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STMCU小助手发布时间：2021-12-26 16:43

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文章简介:	Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存。ITCM用于指令，DTCM用于数据，特点是跟内核速度一样（400MHz），而片上RAM的速度基本都达不到这个速度（200MHz）。很多时候我们希望将需要实时性的程序和变量分别放在ITCM和DTCM里面执行，本章就是解决这个问题。

28.1 初学者重要提示
  学习本章节前，务必优先学习第25章，了解TCM，SRAM等五块内存区的基础知识，比较重要。
  TCM : Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存。ITCM用于指令，DTCM用于数据，特点是跟内核速度一样（400MHz），而片上RAM的速度基本都达不到这个速度（200MHz）。很多时候我们希望将需要实时性的程序和变量分别放在ITCM和DTCM里面执行，本章就是解决这个问题。
  实现方法比较简单，基于MDK的Option选项设置下即可，无需操作分散加载。使用分散加载的好处是灵活，在设置复杂工程的内存映射方面比较方便。
  实现这个功能的关键是要把所有程序都下载到Flash，系统上电后让MDK中的库函数去将所需的程序加载到RAM里面，用户不要自己去加载，太麻烦。如果用户自己去加载就得搞个bootloader加载应用程序到ITCM。这里所说的库函数是MDK里面的__main封装起来了。
28.2 简单实现方法
28.2.1 第1步，设置DTCM
设置DTCM空间，前0x400大小的空间用于中断向量表，所以这里从0x20000400开始，用于各种变量需求：

aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTM3OTEwNy8yMDE5MDcvMTM3OTEwNy0yMDE5.png

28.2.2 第2步，添加ITCM
ITCM的首地址是0x0000 0000，大小64KB：

28.2.3 第3步，选择在ITCM执行的代码
右击MDK分组，选择使用ITCM，这里设置了APP分组、BSP分组和SEGGER/HardFault分组。

以APP分组为例，设置方法如下：

BSP分组和SEGGER/HardFault分组也设置完毕后，可以看到小雪花标识

而进入main函数之前的所有代码，含main函数所在的文件main.c切不要设置，这个之前的代码我们都需要在flash里面执行。这些代码仅执行一次以后不会执行，所以不用管他们，之后的所有代码都可以放在ITCM里面。

28.2.4 第4步，复制中断向量表到DTCM
前面三步设置完毕后，将中断向量表从flash中复制到DTCM，主要存储的DTCM地址要0x200对齐。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: main
* 功能说明: 标准c程序入口。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
uint32_t *SouceAddr = (uint32_t *)FLASH_BANK1_BASE;
uint32_t *DestAddr = (uint32_t *)D1_DTCMRAM_BASE;
memcpy(DestAddr, SouceAddr, 0x400);
/* 设置中断向量表到ITCM里面 */
SCB->VTOR = D1_DTCMRAM_BASE;
MainRAM();
}

复制代码

至此就设置完毕了，另外注意以下两点：

不限制设置分组，单独设置一个C文件也是可以的。
如果大家将HAL_Driver分组也放在了ITCM里面，会有如下警告，这个不用管，是删除了冗余函数。

28.3 实验例程说明（MDK）
配套例子：

V7-007_时间关键代码在ITCM执行的超简单方法

实验目的：

学习时间关键代码在ITCM执行的超简单方法，同时中断向量表和变量放DTCM。

实验内容：

系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。

启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。

实验操作：
K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_Init
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/* 配置MPU */
MPU_Config();
/* 使能L1 Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- 设置NVIV优先级分组为4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系统时钟到400MHz
- 切换使用HSE。
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder并开启 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
}

复制代码

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: MPU_Config
* 功能说明: 配置MPU
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
/* 禁止 MPU */
HAL_MPU_Disable();
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/*使能 MPU */
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: CPU_CACHE_Enable
* 功能说明: 使能L1 Cache
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
/* 使能 I-Cache */
SCB_EnableICache();
/* 使能 D-Cache */
SCB_EnableDCache();
}

复制代码

  主功能：

主程序实现如下操作：

  系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。
  K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
  K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: main
* 功能说明: 标准c程序入口。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
uint32_t *SouceAddr = (uint32_t *)FLASH_BANK1_BASE;
uint32_t *DestAddr = (uint32_t *)D1_DTCMRAM_BASE;
memcpy(DestAddr, SouceAddr, 0x400);
/* 设置中断向量表到ITCM里面 */
SCB->VTOR = D1_DTCMRAM_BASE;
MainRAM();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: MainRAM
* 功能说明: c程序入口
* 形参: 无
* 返回值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int MainRAM(void)
{
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
bsp_SetTIMforInt(TIM6, 10000, 2, 0); /* 设置为10KHz频率定时器中断*/
/* 进入主程序循环体 */
while (1)
{
bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
/* 判断定时器超时时间 */
if (bsp_CheckTimer(0))
{
/* 每隔100ms 进来一次 */
bsp_LedToggle(2);
}
/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，开启TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER |= TIM_IT_UPDATE;
break;
case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，关闭TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER &= ~TIM_IT_UPDATE;
break;
default:
/* 其它的键值不处理 */
break;
}
}
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: TIM6_DAC_IRQHandler
* 功能说明: TIM6定时中断服务程序
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
if((TIM6->SR & TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
{
/* 清除更新标志 */
TIM6->SR = ~ TIM_FLAG_UPDATE;
/* 翻转FMC扩展引脚20和23脚 */
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_20);
}
}