引言
在 IoT（物联网）应用中，设备很容易受到通过互联网实施的恶意入侵。因此，保护设备和信息并使可信区域和不可信区域彼此隔离，这些安全主题就非常的重要。
STM32L5 和 STM32U5 系列器件（本文档的后面部分称其为 STM32L5、STM32U5 或 STM32L5/U5）基于高性能 Arm®Cortex®-M33 32 位 RISC 内核。该处理器使用 Armv8‑M 架构，主要应用于非常注重安全性的环境。
面向 Armv8-M 的 Arm® TrustZone®技术是一种安全扩展，旨在将硬件划分为安全区域和非安全区域。通过 Arm® TrustZone®技术和软件方法，STM32L5/U5 微控制器（MCU）为安全应用程序提供良好的设计灵活性。
本文档介绍 Arm® TrustZone®技术和 STM32L5/U5 器件的各项特性，这些特性允许将 MCU 内存/资源划分为安全区域和非安全区域。

1 概述
9 X( ?7 n/ t* l" C6 t本应用笔记适用于基于 Arm® Cortex®内核设备的 STM32L5 和 STM32U5 系列微控制器。
提示 Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地区的注册商标。

7 T  \8 D! X# E; p7 }% H+ }2 Arm TrustZone 技术
6 B) Z) e6 l- i; X: t2.1 概述
面向 Armv8-M 的 Arm TrustZone 技术将系统分为两个区域：一个是安全区域，另一个是非安全区域。安全与非安全区域的划分是基于内存映射的。
/ |( G9 ^) _4 s所有可用的微控制器资源（包括 Flash 存储器、SRAM、外部存储器、外设和中断）被分配给安全区域或非安全区域。规划了这些资源的安全属性之后，非安全区域只能访问非安全内存和资源，而安全区域可以访问这两个区域中的所有内存和资源，包括安全和非安全资源。
, Q% a& K. v* M. k/ p$ a需要保护的重要数据（如加密密钥）必须在安全区域中以安全的方式进行存储和处理。
代码的执行位置定义了其类型：
• 如果代码在安全内存中执行，则称其为安全代码。
• 如果代码在非安全内存中执行，则称其为非安全代码。
安全代码和非安全代码在相同的 STM32L5/U5 器件上运行，如下图所示。

& p* a0 l$ H4 W. O: X

3 Y6 L: g4 Q4 @. W' @2.2 安全状态
在简化视图中，执行的代码地址决定了 CPU 的安全状态，即安全或非安全：
• 如果 CPU 在非安全内存中运行代码，则 CPU 处于非安全状态。
1 `' ?0 A& j2 ~5 ^0 u8 U6 q1 f3 P• 如果 CPU 在安全内存中运行代码，则 CPU 处于安全状态。
Armv8-M 技术定义了以下地址安全属性：
" l+ v" e2 V7 d• 安全
* Q+ o5 L. `" h; `安全地址用于只能由安全代码或安全 master 访问的内存和外设。安全事务是那些由 master 发起并在安全状态下运行的事务。
6 D, ^2 |% Q% N• 非安全可调用（NSC）
NSC 是一种特殊类型的安全位置。这种类型的内存是 Armv8-M 处理器允许为其保留 SG（安全门）指令的唯一类型，该指令允许软件从非安全状态转为安全状态。该 SG 指令可用于防止非安全应用程序从分支进入无效入口点。
3 d: S* u; v% [& c- N# U8 P当非安全代码调用安全端函数时：
! T( D% f3 J3 c1 D8 o( T. \– API 中的第一条指令必须是 SG 指令。
5 k5 m- k) G+ f6 P- f/ ^– SG 指令必须在 NSC 区域内。
" M! {4 {2 w, p& K0 B) i) K" [0 M4 {安全代码还提供非安全可调用函数，为非安全代码提供安全服务访问。
. w! I# p+ i& ]5 ]3 C# S7 K• 非安全
: A$ }2 q- ~" _% z0 W$ X非安全地址用于设备上运行的所有软件均可访问的内存和外设。非‑安全事务源自以非安全方式运行的 master或访问非安全地址的安全 master（仅数据事务，非获取指令）。仅允许非安全事务访问非‑安全地址。非安全事务不能访问安全地址。
7 g$ k, G1 O. L7 F( Q: l/ L
3 在 STM32L5 和 STM32U5 系列器件上实现 TrustZone
* d: Y9 c* e/ c+ F3 Q3.1 激活 STM32L5 和 STM32U5 TrustZone
在 STM32L5/U5 中，TrustZone 是默认禁用的，可以通过在相应的选项字节中设置 TZEN 选项位进行启用。
: S. P, V% _! r/ V/ S本文档中描述的所有特性适用于启用了 TrustZone 的 STM32L5/U5 器件。
7 @6 {- J5 s  y' m6 b
3.2 TrustZone 框图
在 STM32L5/U5 中，TrustZone 的实现得益于 SAU（安全属性单元）、IDAU（实现定义的属性单元）、Flash 存储器和 GTZC（全局 TrustZone 安全控制器 ）。
下面的框图详细说明了 TrustZone 的实现过程。

/ N1 ^% N: z' a% N7 N0 d% C
$ X+ _4 m6 v& I/ I
3.3 安全属性单元（SAU）和实现定义的属性单元（IDAU）
CPU 看到的内存地址安全状态由内部 SAU（安全属性单元）和 IDAU（实现定义的属性单元）组合控制。
, w/ O1 b6 {6 l6 T3 ^5 b2 Q安全属性的最终结果取决于 IDAU 和 SAU 其中较高的安全设置。安全属性的优先级如下：
• 安全具有最高的安全优先级。
• 非安全可调用的安全优先级次之。
• 非安全的安全优先级最低。
下表显示了如何将特定的安全属性（安全、非安全、激活非安全可调用）分配给特定地址。
2 }/ r% G1 B" X$ S5 T
, b  O* F6 w. d+ n* Y% g
; x8 m9 A( `/ X

3.3.1 STM32L5 和 STM32U5 的 IDAU 和存储器别名使用
STM32L5/U5 内存映射遵循 Arm 的建议实现一个重复的内存映射，一个用于安全视图，另一个用于非安全视图。
这意味着内存映射的每个区域（代码、SRAM、外设）被分成两个子区域，其中内部存储和外设被解码在两个单独的地址位置 - 非安全视图中和安全视图中。IDAU 的实现定义了这些区域的安全属性。
  u, j, c) S4 ?! n2 P- Z! A; ]IDAU 内存映射分区不可配置。它由硬件确定。下表显示了 STM32L5/U5 IDAU 定义的内存映射安全属性分区。


/ j2 N7 ~0 X0 z
4 }# ]( |8 t# |  Q3 {3.3.2 STM32L5 和 STM32U5 SAU
& _# |* d: v1 A7 u# R7 x8 iSTM32L5/U5 中有 8 个 SAU 区域。用户通过 SAU 修改所需的安全配置分区，如下表所示。启用 TrustZone 后，SAU 将所有地址默认为安全：所有内存区域均认为安全。
4 X2 Y" f7 Z: B/ r* w; n! y


; T. Z! H' U/ M" s2 E, f8 z8 p示例
' T- S, W# w* {7 I外设在两个地址范围被解码：非安全视图中的 0x4000 0000 和安全视图中的 0x5000 0000。
根据 SAU 和 IDAU 的编程，安全代码通过生成安全事务来访问安全视图中的外设，而非安全代码在非安全视图中的另一个地址访问相同的外设。根据 GTZC/TZSC 如何定义外设安全属性，授权或拒绝访问。详情请参见第 4 节 和第 5 节 。

完整版请查看：附件
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