STM32H7-MPU
一、MPU的作用
# l0 V6 U2 x% s  N% F5 @; l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
. R  X' v, H' L" b2 V0 w通过阻止任务访问其他任务的数据区
6 i! ?9 Q  @; q! @+ i允许将内存区域定义为只读，以便保护重要数据。
检测意外的内存访问
/ ]9 s' W* l- b5 r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。
5 z/ X+ o6 x8 ^5 I- C
" V; B/ ]& }; J$ S0 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。

$ E' U0 |) B0 I! g% m8 P0 L

# |5 f: Y7 p& Z3 R+ D' C5 T% `
三、MPU常用的寄存器（RASR寄存器和控制寄存器）

( r. F1 Z, s  F3 N/ ~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
3 m! a9 W" u: p8 {XN=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
3 W; |' A  U$ H+ A7 p6 s7 e

TEX、C、B、S位：用于配置Cache的策略
/ J4 L/ o2 S% k6 \+ f
; E: Q/ c9 v4 U/ \5 iC位：用于使能或者禁止Cache
* e( ]( I7 V; d$ o6 e8 x- DB位：用于配合C位实现Cache下是否使用缓冲
. M) `" W0 |7 m/ AS位：用于解决多总线或者多核访问的共享问题

) j# V& p" j" t% f; Z5 E

! u  i/ c+ q! n& r: \, f2 d

4 J. s6 V# {8 k( \% S4 x. ]read/write-through/back/allocate的区别：
3 N3 ]5 p4 S5 q! R; a
一、CPU读Cache
, x; N' }# j2 O# j6 Z+ F: X" \
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
二、CPU写Cache
# E& @7 D* {' D5 S) N6 O# d
若hit命中，有两种处理方式：

8 v4 V  \: r9 r" R9 `" VWrite-through：在数据更新时，把数据同时写入Cache和存储区
5 C( l2 ]) b5 n. H6 G2 c" [" H0 b4 t操作简单，但是写入速度慢
Write-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。
2 i# _' P+ ^5 q5 r* a9 V3 u7 Q( I5 n3 s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 I9 ~- `/ V2 M# G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。
1 J/ j$ h' D7 c( `4 p& v/ GNo-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
9 f$ k, w6 {. M* \8 q; E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。
: k% x9 X2 o' z9 r
- y3 b! `/ [0 D/ Y5 D2 }二、写操作
3 I9 z  C; y: Y) a) Q% m6 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。
. U! b& ^6 `8 R8 p5 Z7 H
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

" }+ `  [: |  v( b0 D
四、MPU的HAL库配置函数
HAL_MPU_Disable：配置前要禁止MPU
HAL_MPU_Enable：使能
( h. P$ d" i% Z/ k  ^一般使用参数MPU_PRIVILEGED_DEFAULT
HAL_MPU_ConfigRegion：配置MPU
$ t5 _+ E9 T* u, @7 j

1. static void MPU_Config( void )
   
2. {
   
3.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
   
4. 
   % C  I! K) Q* h- @' g9 _# K; y5 W
5.     /* 禁止 MPU */
   ; I% Z! c6 @# H+ n! X" {
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
   6 f* w8 G8 u& H) I
10.     MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;   
    
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
    4 H5 }' g- R# N) \7 S! ~" z  J3 }
12.     MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
    8 j8 E, K5 H  x. W" p( r6 H' l
13.     //配置保护的内存大小
    
14.     MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    
15.     //配置区域访问权限类型
    ' ]; G2 N( S  o. o3 m
16.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    
17.     //在开启Cache下是否使用缓冲
    $ _8 [: J. K* H. v7 W0 z
18.     MPU_InitSt ruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    9 u0 B' k- y% B2 ]
19.     //是否开启Cache
    
20.     MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    
21.     //是否开启共享
    , ]( @3 w# G6 s; Y8 k1 h
22.     MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
23.     MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    
24.     //配置缓存的策略
    9 F! z6 u. E" [7 K0 v' r, v
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField = M PU_TEX_LEVEL1;
    
26.     //是否开启子区域
    # E5 A, \; h+ H8 \& o; q+ L& Y
27.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    1 ~$ H0 O# K+ R" V  J% T
28.     //指定指令访问状态
    8 H" a+ R% `8 P- ?8 y9 [5 v
29.     MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
30.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    / h6 c3 u# g7 n! c- l+ ]
31. 
    ' r$ p1 z  u' X9 F( p2 K
32.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    
33. }
    9 G& D7 N* K, j2 A; P1 u
34. 
    

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