TC3xx芯片的MPU功能詳解

前言

在前面的<>文章文章中我們介紹了RH850-U2A的內(nèi)存保護(hù)單元（MPU），了解了MPU的概念以及在RH850-U2A上的具體使用流程，但是對(duì)于TC3xx系列芯片的的MPU功能不甚了解。本文就來(lái)詳細(xì)介紹下TC3xx芯片的MPU功能。

縮略詞

參考文檔：

1. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

2. AURIXTC3XX_um_part1_v2.0.pdf

3.MPU功能詳解-以RH850U2A為例

4.TC3xx芯片的Trap詳解

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正文

1.TC3xx芯片MPU介紹

MPU內(nèi)存保護(hù)是芯片的硬件的機(jī)制，可保護(hù)用戶(hù)指定的內(nèi)存范圍免受未經(jīng)授權(quán)的讀取，寫(xiě)入或指令提取訪(fǎng)問(wèn)的影響。通過(guò)MPU配置，把芯片的Memory劃分為位若干（有大小限制）區(qū)域，每個(gè)區(qū)域可以配置讀（DataRead）、寫(xiě)（DataWrite）、執(zhí)行（CodeFetch）權(quán)限。配置MPU且使能MPU后，如果訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)內(nèi)存區(qū)域但是改內(nèi)存區(qū)域沒(méi)有配置對(duì)應(yīng)的權(quán)限，就會(huì)產(chǎn)生MPUTrap。

1.1TC3xx芯片MPU資源

以TC37x（TC1.6.2.P內(nèi)核）為例，有6個(gè)Memory Protection Register Sets；TC37x芯片有3個(gè)Core，每個(gè)核有18個(gè)Data Memory Protection Ranges，10個(gè)Code Protection Ranges。

Note: 后文會(huì)介紹什么是Memory Protection Sets，Data/Code Protection Range.

1.2 Protection Sets

官方解釋?zhuān)?/p>

作者理解：TC3xx芯片可以配置多種內(nèi)存保護(hù)集（Sets），每種內(nèi)存保護(hù)集的內(nèi)存劃分及其權(quán)限可以不一樣，這樣我們可以通過(guò)切換當(dāng)前的內(nèi)存保護(hù)集實(shí)現(xiàn)不一樣的內(nèi)存保護(hù)策略。程序狀態(tài)字寄存器的的PRS位域（PSW.PRS）確定了當(dāng)前使用內(nèi)存保護(hù)集。

1.3Protection Range

官方解釋?zhuān)?/p>

作者理解：TC3xx芯片的內(nèi)存保護(hù)Range的劃分和RH850不一樣，TC3xx的內(nèi)存保護(hù)Range還區(qū)分Data Protection Ranges和CodeProtection Ranges，對(duì)于Data Protection Ranges只能Enable讀、寫(xiě)的權(quán)限，對(duì)于Code Protection Range只能Enable可執(zhí)行（Execute Access）權(quán)限。

1.4訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限

每個(gè)內(nèi)存保護(hù)區(qū)域可以配置它的DataRead, Data Write, Intruction Fectch權(quán)限，不過(guò)通過(guò)1.2章節(jié)可知，DataProtection Range只能配置Data Read/Write權(quán)限，Code Protection Range只能配置Instruction Fectch權(quán)限。

Note1: 兩塊不同Protection Range的公共區(qū)域的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限是兩塊區(qū)域訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的”或”關(guān)系后的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。

Note2: 跨Protection Range的訪(fǎng)問(wèn)不會(huì)產(chǎn)生Trap。

Note3: 為了保持Protection Regions的分離性，Protection Region間應(yīng)該有空置的區(qū)域。

1.5使能內(nèi)存保護(hù)

配置SYSCON.PROTEN == 1即使能內(nèi)存保護(hù)功能。

1.6內(nèi)存保護(hù)Trap

使能了內(nèi)存保護(hù)后，如果產(chǎn)生Error，就會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的Trap。可以參考<>一文。

2.TC3xx內(nèi)存保護(hù)配置

ProtectionsSets和Code/Data Protection Type在DavinciConfigurator的SIP包中根據(jù)定制的芯片類(lèi)型以及預(yù)定義好的，只要使用的在配置Protection Range的時(shí)候引用就行。

如上圖所示，我們配置了一個(gè)Data Protection Ranges，給DFlash0配置上MPU權(quán)限：

Short Name: Protection Ranges的名字。

Memory Region End Address: Protection Ranges的結(jié)束地址，必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，且應(yīng)該大于等于StartAddress.

Memory Region Identifier: 定義可選的特定于硬件的內(nèi)存保護(hù)區(qū)域標(biāo)識(shí)符。不是必須配置項(xiàng)，一般不用配置。

MemoryRegion Owner: 指定內(nèi)存保護(hù)區(qū)域是特定于OS-Applicaiton，Task， ISR ，還是全局的。如果引用了Task, ISR后，只有進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的Task，ISR后該P(yáng)rotection Ranges才被激活。如果沒(méi)有引用，則該P(yáng)rotection一直是被激活的。

Note: 這個(gè)配置項(xiàng)需要謹(jǐn)慎配置，如果不是很確定，建議不要配置，也就是Global的。因?yàn)?，比如，我給該P(yáng)rotection Ranges配置了一個(gè)Task，那么該P(yáng)rotectionRange只有該Task才能讀寫(xiě)，如果有其他的Task也讀寫(xiě)該P(yáng)rotection Ranges的話(huà)，就會(huì)產(chǎn)生MPUTrap。

Memory Region Protection Unit: 配置該P(yáng)rotection Range屬于哪一個(gè)Core的Data/Code MPU Protection Ranges。

Memory Region Protection Unit Slot: 和硬件特性相關(guān)，可以不用配置。

Memory Region Start Address: Protection Ranges的起始地址，必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，且應(yīng)該大于等于EndAddress.

Memory Region Access Rights: 選擇預(yù)定義好的Protection Set的權(quán)限。

3.MPU功能驗(yàn)證

參考：<>

著重理解Trap產(chǎn)生后如何定位發(fā)生Trap的位置及產(chǎn)生Trap的原因。

4.總結(jié)

使能MPU功能后，MCU的所有內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)都會(huì)被監(jiān)控，一單出現(xiàn)非預(yù)期內(nèi)的內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)就會(huì)觸發(fā)MPU的保護(hù)，產(chǎn)生MPUTrap。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，MPU是把雙刃劍，用的好能把一些偶發(fā)內(nèi)存異常訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題扼殺在開(kāi)發(fā)階段，也能利用MPU來(lái)定位內(nèi)存非法訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題。用的不好，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)經(jīng)常進(jìn)入Trap（一般都會(huì)走Reset）。如果項(xiàng)目要上MPU，建議提前規(guī)劃好MPU Protection Ranges及其訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，這樣經(jīng)過(guò)大量的開(kāi)發(fā)過(guò)程驗(yàn)證才能確保MPU達(dá)到正向監(jiān)控的作用，而不是出現(xiàn)反作用。

審核編輯：湯梓紅