STM32H7-MPU
一、MPU的作用
% e' f% Y- z: I, p! O防止不受信用的应用程序访问受保护的内存区域
$ J% S3 F: F: h4 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
# K8 J: k' a$ Y4 ?/ {允许将内存区域定义为只读，以便保护重要数据。
3 F; q7 @2 I2 V2 F) x检测意外的内存访问
简单来说，就是内存保护、外设保护和代码访问保护。
  T- u9 j) z4 Q* t3 |
; |9 A6 V3 T# H5 J二、MPU的功能实现
3 \7 m( ^# h+ k0 @; Q" ~​ 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。

​ 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 H' y: p8 N' V$ |( T* F
# y8 F# }) l7 q. m7 ^+ E' R5 p) q

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
- e0 @# f  L$ [0 NXN=0：使能指令提取，即这块内存可以执行程序代码
2 A0 q; I5 P* bXN=1：禁止指令提取，机这块内存禁止执行程序代码
, B" T5 x) _  B# P$ l% AAP位：设置指定区域的访问权限类型
7 o2 c) U+ M% k, T% R

# c7 h; O8 h$ R9 }: R6 f
3 q2 \, ]: D8 I3 @: g/ V* d# |9 s' Z1 nTEX、C、B、S位：用于配置Cache的策略
' E( F  x: P2 J+ a- s3 W. {' o
C位：用于使能或者禁止Cache
B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

8 Z  f- _. W6 n$ _0 P
  D) Y1 \4 m/ W! {" [: w! A

read/write-through/back/allocate的区别：
% h2 T+ K! U1 H+ C7 R
一、CPU读Cache

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
. f( ]9 c4 K9 v! y& [% G二、CPU写Cache
) d9 O/ G- e( H
若hit命中，有两种处理方式：
9 M  B  E- k9 y7 ^. w
4 P2 ]% |% U  y" |) vWrite-through：在数据更新时，把数据同时写入Cache和存储区
操作简单，但是写入速度慢
( x4 c0 p0 S5 Y* B6 TWrite-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
  i, \# ]1 N1 @3 C: I9 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。
& f) W2 ^: C' _/ ONo-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：
* [4 V0 f& w. O. m8 b' N一、读操作
( w5 Q. ]- |! j4 g! `" a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 ^2 m8 v$ e1 b! f3 K: m( {) D二、写操作
  q. Q3 d1 d( N: g4 ~. V' M) d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。

; ]; s/ \* Z; j. Y! @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
1 ^  o: T5 I/ u& E' |6 p' Q5 PSIZE位：配置保护的内存的大小


( a7 J& O# |" n- e- [$ E0 ^8 v四、MPU的HAL库配置函数
HAL_MPU_Disable：配置前要禁止MPU
HAL_MPU_Enable：使能
5 N9 P. R# F: H3 v& U) W/ E一般使用参数MPU_PRIVILEGED_DEFAULT
HAL_MPU_ConfigRegion：配置MPU
; H7 E. p& @" H* w0 q

1. static void MPU_Config( void )
   ( _+ W# i2 Q3 u9 S
2. {
   
3.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
   
4. 
   
5.     /* 禁止 MPU */
   
6.     HAL_MPU_Disable();
   
7.     /* 配置 AXI SRAM 的 MPU 属性为 Write back, Read allocate Write allocate */
   4 _; {$ M! B" T) ]
8. 
   3 P7 C; G( ~6 L9 m: C
9.     //使能MPU
   
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
    
12.     MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
    " B/ n% Z4 c' p# ?! q
13.     //配置保护的内存大小
    
14.     MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    ' Q4 {3 Z: p( L1 K* w
15.     //配置区域访问权限类型
    
16.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    - p1 Q4 E$ ~# Z$ k4 o5 ~2 w, O
17.     //在开启Cache下是否使用缓冲
    ; Y" n/ Y1 ^7 G
18.     MPU_InitSt ruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    
19.     //是否开启Cache
    3 Z4 q4 t! l3 ?* ]
20.     MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    % S) k) `5 z9 W" ^
21.     //是否开启共享
    
22.     MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    * m& u# _2 Y/ w' a+ o! }' e1 l% s
23.     MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    
24.     //配置缓存的策略
    + W( r) b7 R7 m5 ]$ X# I5 Z
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField = M PU_TEX_LEVEL1;
    
26.     //是否开启子区域
    & S; ^% Y; |' G" f
27.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    3 L1 R+ ?1 l- V  q
28.     //指定指令访问状态
    ! {2 d4 t% s. t/ q
29.     MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    3 e7 r( s. v  l% @0 n) W* j
30.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    9 \% }1 D" z8 f, m
31. 
    4 a+ e4 P+ n) `/ @9 C2 y
32.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    # O* c* z( @- `+ V
33. }
    
34. 
    8 W8 q4 g6 j7 L" c

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0 U% I+ y' Z% T, p& A+ A. Z