引言
" Q; H1 m* f0 C- A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。
2 e( X9 Z. Q# m; E- H& q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。
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9 c0 F  e1 I: ~  f0 c2 q7 f4 a1 概述
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。
3 |0 E- e& a; {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。
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. e4 c( y' e- f" P4 G4 K2 Arm TrustZone 技术
+ {. H# A4 q/ s2 M$ K% O) {2.1 概述
/ s6 Q% Y8 O- V. D- |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。
  ^( e: m8 f$ r. i; W! t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。
2 j  G0 A* T% T/ {) ^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。
# s6 Y6 y, u/ a) m1 L* r! k8 }, p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。
- U; \5 j) |" ^8 U  n+ h, W/ z" I8 f• 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。

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( K0 p: I7 t( w% d  d6 a, G
2.2 安全状态
2 J' o  H1 ~; s7 W* {# f% P7 b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。
• 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：
$ U: O7 T+ v, p+ I' c• 安全
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。
• 非安全可调用（NSC）
. I/ _% O0 ~, I$ WNSC 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。
当非安全代码调用安全端函数时：
" Q  Q. O' A7 D. K4 }4 e, Z– API 中的第一条指令必须是 SG 指令。
– SG 指令必须在 NSC 区域内。
2 F( Y3 O: x& Y) r3 _6 N$ s* @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。
• 非安全
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。

3 在 STM32L5 和 STM32U5 系列器件上实现 TrustZone
  ~; }2 l6 y1 [5 l8 S' R3.1 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。
本文档中描述的所有特性适用于启用了 TrustZone 的 STM32L5/U5 器件。
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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 ）。
$ H7 q2 R8 J  Y" k. T9 g! @6 r下面的框图详细说明了 TrustZone 的实现过程。


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6 Z1 Y/ g# G8 y4 d8 U# i8 C' r+ N. x3.3 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。
& v( M1 B* G) C4 n5 q3 E; g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。
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* E: c7 P) r6 e, S* z/ ?" U
! |( c9 l! s$ M  A3.3.1 STM32L5 和 STM32U5 的 IDAU 和存储器别名使用
% o( t" Y# K& Q) j# u) i3 V8 oSTM32L5/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。
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。
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- D* p/ q  y9 f0 P: F( d. T
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  S9 Q2 P- Z- v* A2 C3.3.2 STM32L5 和 STM32U5 SAU
1 t* a2 {* W" U% ~+ W; sSTM32L5/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。
* A5 ^# [& ~8 ~  V+ O* O
) S3 |7 U( R, N) u) x

示例
3 }9 M' @7 s# ?4 n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 。
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1 m! Y8 u$ m  @/ y# _完整版请查看：附件