STM32H7-MPU
1 V) w6 [3 u2 w) X一、MPU的作用
) Q1 c5 P; r  |! V( Y' |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
通过阻止任务访问其他任务的数据区
% O' e- {) S. b7 K! X3 N, o! t允许将内存区域定义为只读，以便保护重要数据。
4 d; D: ]$ d8 i# k8 I7 P- i% [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。

二、MPU的功能实现
; n$ u- F& z5 w4 D8 b, ?8 R​ 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。
. a7 z5 ]) W2 X5 X8 B$ @) G+ G% k4 h, V
$ ^  Q; a; G- r! N

. r( @$ n( V; M  _
三、MPU常用的寄存器（RASR寄存器和控制寄存器）

, E. L! G* j4 E9 h+ I' {2 ~
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
8 y" j  w' Y5 k( h+ ]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

: V2 J8 }/ m3 `& c+ h- X/ i

* {$ b) J  n3 W2 v% Y
2 _9 P( N+ P5 K) {& G0 D+ PTEX、C、B、S位：用于配置Cache的策略

1 @) u) b3 _$ L. N" {+ H! N2 OC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
4 G% O8 a4 Z. ~4 F0 b; ^S位：用于解决多总线或者多核访问的共享问题

. }, J; ?, }  n; o% n# u8 m

4 D! e6 w# u2 I" d

8 r1 T; l4 i( W- C  Y/ L  k
# ^4 }3 U; c3 L- Uread/write-through/back/allocate的区别：
7 m+ f8 Y+ }/ z7 {) }/ L
8 y" S& }# H! U" j0 U2 [( [: T7 S2 C一、CPU读Cache

) J8 `2 r9 x, ^% GRead through：直接从内存区读取数据
# D! Q7 O5 w- C) b; z) sRead allocate：先把数据读取到Cache中，再从Cache中读取数据
8 p7 p' A( M& b( a二、CPU写Cache
3 u. j, x% p9 E' P8 O" A
8 Z& i# `# i- h若hit命中，有两种处理方式：

, x5 `4 b# G* h) I% J- V4 ]2 L% l5 lWrite-through：在数据更新时，把数据同时写入Cache和存储区
/ @; P, Q3 g8 f  Q: T4 V操作简单，但是写入速度慢
% k- H& g% x5 K" i5 PWrite-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。
) z$ Z% N- A$ _( \+ B# X4 R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
3 ]0 Q4 Y' I& k2 @( s: t4 y* Z若miss，有两种处理方式：

; U" _% l( _( @' X' J2 G: xWrite 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。
) y2 I0 o" u1 S; \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。
/ }. t3 i- O/ C  K) z( U/ e
& W/ K1 U/ y) D  H* |# L9 l4 w二、写操作
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。
0 Y; N$ q9 T' e  w
$ |" V6 I5 b, o$ ?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
0 E9 m+ S7 \0 O8 TSIZE位：配置保护的内存的大小


四、MPU的HAL库配置函数
HAL_MPU_Disable：配置前要禁止MPU
HAL_MPU_Enable：使能
一般使用参数MPU_PRIVILEGED_DEFAULT
HAL_MPU_ConfigRegion：配置MPU
( I5 b1 P- P: x4 L

1. static void MPU_Config( void )
   6 A# r) _% m9 S7 u# u
2. {
   
3.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
   * B1 s2 z) h" c/ G: N5 s
4. 
   ! j0 w9 I( M3 v+ Q* O
5.     /* 禁止 MPU */
   
6.     HAL_MPU_Disable();
   " ?9 G5 P$ d2 X. I2 Q" C, p
7.     /* 配置 AXI SRAM 的 MPU 属性为 Write back, Read allocate Write allocate */
   ! A/ s" s8 ~- ]- D* e# p0 Q+ j
8. 
   
9.     //使能MPU
   3 j' W& l( O  [
10.     MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;   
    $ I" t/ e# r9 ]
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
    ; J4 _4 Z& S- @0 Z
12.     MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
    , \' [- z- s; Y4 ~: Y( L
13.     //配置保护的内存大小
    ( F2 O* N* O% R1 q# [+ o
14.     MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    
15.     //配置区域访问权限类型
    
16.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    8 m5 a5 H; S. K( w  k) ~. {
17.     //在开启Cache下是否使用缓冲
    # M- a- z0 g% G0 G; w
18.     MPU_InitSt ruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    
19.     //是否开启Cache
    
20.     MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    
21.     //是否开启共享
    
22.     MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    
23.     MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    8 {+ D$ r4 t0 H% O0 m
24.     //配置缓存的策略
    
25.     MPU_InitStruct.TypeExtField = M PU_TEX_LEVEL1;
    , D. B3 \0 u1 t
26.     //是否开启子区域
    9 k# p' B: E3 D( D# C: j4 c2 l
27.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    " j+ s5 B# L/ G+ k+ D1 @; o/ N
28.     //指定指令访问状态
    / b1 w1 _1 `3 z6 J4 Y* [6 X! Z3 B
29.     MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    8 ]) T. `: K+ X( @9 Q
30.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
31. 
    
32.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    * m7 O- ]  u9 E9 m" j* q
33. }
    . f, [  k2 l4 \/ A
34. 
    & J, R/ l0 J. V$ M( _4 O1 h- o" t

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