應(yīng)用分享｜ HPM6000系列片上SRAM揭秘

本期開發(fā)筆記由費神編寫主要會為大家介紹HPM6000系列的各類片上SRAM并結(jié)合Segger Embedded Studio的linker文件介紹，提供了如何使用這些SRAM的建議，趕快來了解吧~

簡介

在HPM6000系列微控制器上，集成了大容量的SRAM，可供用戶存放代碼，數(shù)據(jù)等，滿足各類應(yīng)用的需要。其中片上SRAM有多種分類，包括RISC-V CPU的指令和數(shù)據(jù)本地存儲器ILM，DLM，通用內(nèi)存AXI SRAM，AHB SRAM等，還包括AHB SRAM，APB SRAM等。這些SRAM的最高訪問頻率不同，數(shù)據(jù)保持的條件也不同，恰當?shù)厥褂盟麄儯梢詷O大的提升用戶應(yīng)用的效率。

片上SRAM介紹

HPM6000系列高性能MCU均集成了大容量片上SRAM，總結(jié)如下：

HPM6000系列片上SRAM總結(jié)2.1 RISC-V CPU的本地存儲器ILM和DLM
HPM6000系列高性能微控制器的RISC-V CPU都包含有指令和本地存儲器，分別稱為ILM（Instruction Local Memory，指令本地存儲器）和DLM（Data Local Memory，數(shù)據(jù)本地存儲器）。如下圖所示，RISC-V CPU的ILM和DLM各自對應(yīng)了內(nèi)存映射表（Memory Map）中的2塊地址映射區(qū)域。HPM6700系列ILM/DLM示意圖ILM的映射有：
ILM，以HPM6700系列為例，容量256 KB，地址范圍為0x00000000 ~ 0x0003FFFF。該地址區(qū)域只有RISC-V CPU可以通過自身的ILM接口訪問，RISC-V CPU從ILM取指時，可以實現(xiàn)零等待周期，即ILM的訪問時鐘頻率，與RISC-V CPU主頻一致，并且RISC-V CPU的一級高速指令緩存I-Cache-L1對ILM無效。CPUx_ILM_SLV，以HPM6700系列的CPU0 ILM為例，容量256 KB，地址范圍為0x01000000 ~ 0x0103FFFF。該地址區(qū)域也稱為ILM0鏡像，該地址區(qū)域可以供總線上所有的主設(shè)備訪問，如DMA等，包括RISC-V CPU自身，也可以通過CPUx_ILM_SLV訪問ILM。如圖所示，CPUx_ILM_SLV是AXI系統(tǒng)總線的從接口，其訪問時鐘頻率與總線時鐘頻率一致。RISC-V CPU訪問CPUx_ILM_SLV時，一級高速指令緩存I-Cache-L1是有效的。
DLM的映射有：DLM，以HPM6700系列為例，容量256 KB，地址范圍為0x00080000 ~ 0x000BFFFF。該地址區(qū)域只有RISC-V CPU可以通過自身的DLM接口訪問，RISC-V CPU從DLM讀寫數(shù)據(jù)時，可以實現(xiàn)零等待周期，即DLM的訪問時鐘頻率，與RISC-V CPU主頻一致，并且RISC-V CPU的一級高速指令緩存D-Cache-L1對DLM無效。CPUx_DLM_SLV，以HPM6700系列的CPU0 DLM為例，容量256 KB，地址范圍為0x01040000 ~ 0x0107FFFF。該地址區(qū)域也稱為ILM0鏡像，該地址區(qū)域可以供總線上所有的主設(shè)備訪問，如DMA等，包括RISC-V CPU自身，也可以通過CPUx_DLM_SLV訪問ILM。如圖所示，CPUx_DLM_SLV是AXI系統(tǒng)總線的從接口，其訪問時鐘頻率于總線時鐘頻率一致。RISC-V CPU訪問CPUx_DM_SLV時，一級高速指令緩存D-Cache-L1是有效的。

2.1.1HPM6700系列

HPM6700系列微控制器上，指令/數(shù)據(jù)本地存儲器的2塊地址映射xLM和CPUx_xLM_SLV雖然地址不同，但訪問的是同一塊物理內(nèi)存，RISC-V CPU可以通過xLM訪問自身的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器，而其他總線主設(shè)備，比如DMA，需要通過CPUx_xLM_SLV來訪問CPUx的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器。注意，RISC-V CPU本身，也可以通過CPUx_xLM_SLV訪問自己的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器。
HPM6700系列支持雙核RISC-V CPU，CPU從xLM地址映射總是訪問到自身指令/數(shù)據(jù)本地存儲器，而從CPUx_xLM_SLV可以訪問到自身或者另一個CPU的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器。
以HPM6700系列RISC-V CPU0為例，從0x00000000和0x01000000讀取到的，是CPU0指令本地存儲器ILM0的首地址。從0x01180000讀到的，是CPU1指令本地存儲器ILM1的首地址。
以RISC-V CPU1為例，從0x00000000和0x01180000讀取到的，是CPU1指令本地存儲器ILM1的首地址。從0x01000000讀到的，是CPU0指令本地存儲器ILM0的首地址。

2.1.2HPM6300系列

HPM6300系列為單核RISC-V CPU，RISC-V CPU和其他總線主設(shè)備都可以通過xLM地址映射訪問CPU的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器，其中RISC-V CPU仍然可以通過自身的xLM接口對xLM實現(xiàn)零等待周期訪問，即xLM的讀寫時鐘頻率與CPU的時鐘同頻。而其他總線主設(shè)備，需要以AXI系統(tǒng)總線的時鐘頻率訪問xLM。

同時，xLM的鏡像，CPUx_xLM_SLV映射仍然有效，包括RISC-V CPU在內(nèi)的所有總線主設(shè)備，訪問CPUx_xLM_SLV與訪問xLM效果相同，訪問的是同一塊物理內(nèi)存。注意RISC-V CPU通過CPUx_xLM_SLV訪問自身的xLM時，會和其他總線主設(shè)備一樣，讀寫時鐘頻率與AXI系統(tǒng)總線時鐘頻率一致，不再支持零周期等待，但是CPU的高速一級緩存會生效。
比如，RISC-V CPU和DMA，從0x00000000讀取到的，是CPU0指令本地存儲器ILM0的首地址。從0x01000000讀取到的，也是CPU0指令本地存儲器ILM0的首地址。注意RISC-V CPU從0x01000000取值后，如果高速緩存打開，其數(shù)據(jù)會被存入緩存。

2.2AXI總線SRAM

HPM6000系列高性能MCU支持通用的片上SRAM，稱為AXI SRAM，可以用來存放數(shù)據(jù)或者代碼。

HPM6700系列AXI?SRAM示意圖上圖以HPM6700系列MCU為例，展示了AXI SRAM在系統(tǒng)中的位置。顧名思義，AXI SRAM連接到AXI系統(tǒng)總線的從接口，它的讀寫時鐘頻率就是AXI系統(tǒng)總線的時鐘頻率。所有的AXI系統(tǒng)總線主設(shè)備都可以訪問AXI SRAM。
注意：系統(tǒng)內(nèi)存映射表上，AXI SRAM的地址映射與RISC-V CPU的ILM/DLM鏡像映射CPUx_xLM_SLV在地址上是連續(xù)的。因此可以把AXI SRAM和RISC-V CPU的本地存儲器當作一塊聯(lián)系的大內(nèi)存使用。詳情請參考后文的SRAM使用建議。

2.3AHB總線SRAM

HPM6000系列高性能MCU包含掛載在外設(shè)總線AHB的片上SRAM，稱為AHB SRAM，如下圖所示，AHB SRAM連接到AHB外設(shè)總線的從設(shè)備接口。
AHB SRAM的讀寫時鐘頻率為AHB外設(shè)總線的時鐘頻率。注意，包括RISC-V CPU在內(nèi)的總線主設(shè)備需要通過AXI系統(tǒng)總線，來訪問AHB外設(shè)總線下的各個外設(shè)寄存器。而外設(shè)總線AHB上的主設(shè)備，比如HDMA，可以直接通過AHB總線訪問外設(shè)寄存器，以及AHB SRAM。因此AHB SRAM比其他類型的片上SRAM更適合用作寄存器和SRAM之間的數(shù)據(jù)搬運?；谕瑯拥睦碛?，HDMA也比XDMA更適合用作AHB SRAM和寄存器之間的數(shù)據(jù)搬運。
因此，當使用HDMA用作通訊接口，如UART，SPI的數(shù)據(jù)收發(fā)時，推薦使用AHB SRAM作為數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。HPM6700系列AHB?SRAM和APB?SRAM示意圖

2.4APB總線SRAM

HPM6000系列高性能MCU的部分型號支持APB SRAM。上圖以HPM6700系列MCU為例，展示了APB SRAM在系統(tǒng)中的位置。
APB SRAM位于電源管理域，由VPMC引腳供電。當MCU處于低功耗模式時，有可能通過關(guān)閉系統(tǒng)電源域的電源，使得VDD_SOC掉電。此時，APB SRAM可以作為片上的備份SRAM，保存必要的數(shù)據(jù)。
注意，對于不支持APB SRAM的型號，可以使用電源管理域通用寄存器PGPR，保存一定的備份數(shù)據(jù)。

在電池模式（VBAT Only Mode）下，VPMC也掉電，HPM6000系列MCU僅VBAT保持供電。此時，電池備份域通用寄存器BGPR，可以用來保存一定的備份數(shù)據(jù)。