STM32H7-MPU
, C1 M: S+ s7 h1 z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
防止用户应用程序破坏操作系统使用的数据
/ r5 l: G; k# C$ P$ w$ F! l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。
% H$ W" j0 u( d$ L' w' B检测意外的内存访问
. E- V9 Z- V5 b' e6 s% I" w简单来说，就是内存保护、外设保护和代码访问保护。

二、MPU的功能实现
​ 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。

# m' y( u0 l; i& p​ 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。

三、MPU常用的寄存器（RASR寄存器和控制寄存器）
( ?7 S  C2 N1 N

  v3 c9 d. u1 Z6 c  C# N- y) W
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
' }; v/ m. H/ MXN=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

" r5 K. [$ C+ e

! O2 d/ w9 ~. x7 @" Z$ q5 c2 V
) u3 h% s+ R$ {4 g& t! w% H0 t& r  fTEX、C、B、S位：用于配置Cache的策略

C位：用于使能或者禁止Cache
; }6 i% n- Q. b& K5 @2 }$ bB位：用于配合C位实现Cache下是否使用缓冲
S位：用于解决多总线或者多核访问的共享问题
# ~* V9 V9 t. U

9 n0 }6 x% S& `1 S- x7 v

9 g( _/ Q# r3 `read/write-through/back/allocate的区别：
1 w, s4 H- p( c/ g' U7 ?4 G5 Z. D
一、CPU读Cache
. e4 g- L& R! m9 j* Q* @
7 w# u+ [* J7 t- s) A# w0 JRead through：直接从内存区读取数据
1 W% _, X( Y  b2 @& F% c, NRead allocate：先把数据读取到Cache中，再从Cache中读取数据
, c/ v- _6 M: X1 C, F3 E6 }二、CPU写Cache

. @& o! u5 _3 Y4 E  t$ M. [若hit命中，有两种处理方式：

9 h/ R! D* |* \# F/ BWrite-through：在数据更新时，把数据同时写入Cache和存储区
; X8 [% W/ E4 K5 X7 O& P操作简单，但是写入速度慢
1 F& i6 r& s, y: W6 q* s9 uWrite-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。
3 W1 Z: j) E6 A& j4 F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
" s% d4 y  }+ c7 ~0 o# ?3 ?& Z! \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。
* r/ H) f- G0 Z, C4 Y$ RNo-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：
% w* J2 X& |4 S  m1 b2 w; Q一、读操作
7 {* m, K5 i" w5 J' z5 J( b  @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。
7 m3 ^  w, O" ]- c
二、写操作
* Y; r, V7 p+ S# i+ l2 i1 @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。
) g  S! S- `4 X
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
SIZE位：配置保护的内存的大小
: ~  A; \; Z  [- m, M9 w: D
% E0 g2 g; Q4 f9 A/ z
四、MPU的HAL库配置函数
( _, h! f% X7 k4 K& GHAL_MPU_Disable：配置前要禁止MPU
HAL_MPU_Enable：使能
) f- @+ J4 s9 l, y5 b* `* E* Y( G5 l一般使用参数MPU_PRIVILEGED_DEFAULT
HAL_MPU_ConfigRegion：配置MPU
/ w5 X2 K3 l+ a3 b6 X/ }5 n

1. static void MPU_Config( void )
   
2. {
   * I( B2 o) P) y2 L
3.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
   ; z- h: O- a4 t2 e6 |7 G) B) g
4. 
   9 `. j5 ]! A& D' d# A0 h1 F
5.     /* 禁止 MPU */
   
6.     HAL_MPU_Disable();
   
7.     /* 配置 AXI SRAM 的 MPU 属性为 Write back, Read allocate Write allocate */
   7 U: t6 w" J. Z( {' D0 u: Y! s* O5 B
8. 
   
9.     //使能MPU
   
10.     MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;   
    9 h4 j% E3 F. g: ?9 ]- E
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
    
12.     MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
    " W& N0 Z. e( K1 N( }1 }
13.     //配置保护的内存大小
    ( o! `3 N" p$ z' b) G" n6 v# _
14.     MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    # r- K2 @5 ?: Y3 f
15.     //配置区域访问权限类型
    . S5 A0 Z& J, t
16.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    : |" B2 g2 }2 Z* ~
17.     //在开启Cache下是否使用缓冲
    - X4 Z& H% ?- ^% y$ H
18.     MPU_InitSt ruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    ; O; |9 Z  u6 l# W
19.     //是否开启Cache
    
20.     MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    : g6 f5 r/ B$ h) Y/ k- Q2 [
21.     //是否开启共享
    1 g9 [9 F, \% m! W. N# t
22.     MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
      y+ L* d! s* E
23.     MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    
24.     //配置缓存的策略
    - Y* r1 c/ [" g9 u7 M' g
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField = M PU_TEX_LEVEL1;
    ' R; d  R- [  j7 ?( p3 T) L( L$ w
26.     //是否开启子区域
    
27.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    " t2 @! c7 Y5 S- U. [& F) n( {# u
28.     //指定指令访问状态
    9 ~% H% H5 i7 B4 D
29.     MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    / d; T& P8 C0 g3 B' S0 m3 Y  i
30.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
31. 
    1 }# V. w% H1 K" X' M# k
32.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    
33. }
    
34. 
    2 H1 V; ~7 u2 t. {7 u

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* r5 `# f; J& F# e4 ~
$ ]: V7 r7 @; D0 b0 E