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，但是對于TC3xx系列芯片的的MPU功能不甚了解。本文就來詳細介紹下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)存保護是芯片的硬件的機制，可保護用戶指定的內(nèi)存范圍免受未經(jīng)授權(quán)的讀取，寫入或指令提取訪問的影響。通過MPU配置，把芯片的Memory劃分為位若干（有大小限制）區(qū)域，每個區(qū)域可以配置讀（DataRead）、寫（DataWrite）、執(zhí)行（CodeFetch）權(quán)限。配置MPU且使能MPU后，如果訪問某個內(nèi)存區(qū)域但是改內(nèi)存區(qū)域沒有配置對應的權(quán)限，就會產(chǎn)生MPUTrap。

1.1TC3xx芯片MPU資源

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

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

1.2 Protection Sets

官方解釋：

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

1.3Protection Range

官方解釋：

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

1.4訪問權(quán)限

每個內(nèi)存保護區(qū)域可以配置它的DataRead, Data Write, Intruction Fectch權(quán)限，不過通過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)域的訪問權(quán)限是兩塊區(qū)域訪問權(quán)限的”或”關系后的訪問權(quán)限。

Note2: 跨Protection Range的訪問不會產(chǎn)生Trap。

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

1.5使能內(nèi)存保護

配置SYSCON.PROTEN == 1即使能內(nèi)存保護功能。

1.6內(nèi)存保護Trap

使能了內(nèi)存保護后，如果產(chǎn)生Error，就會觸發(fā)對應的Trap?？梢詤⒖?>一文。

2.TC3xx內(nèi)存保護配置

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

如上圖所示，我們配置了一個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)存保護區(qū)域標識符。不是必須配置項，一般不用配置。

MemoryRegion Owner: 指定內(nèi)存保護區(qū)域是特定于OS-Applicaiton，Task， ISR ，還是全局的。如果引用了Task, ISR后，只有進入到對應的Task，ISR后該Protection Ranges才被激活。如果沒有引用，則該Protection一直是被激活的。

Note: 這個配置項需要謹慎配置，如果不是很確定，建議不要配置，也就是Global的。因為，比如，我給該Protection Ranges配置了一個Task，那么該ProtectionRange只有該Task才能讀寫，如果有其他的Task也讀寫該Protection Ranges的話，就會產(chǎn)生MPUTrap。

Memory Region Protection Unit: 配置該Protection Range屬于哪一個Core的Data/Code MPU Protection Ranges。

Memory Region Protection Unit Slot: 和硬件特性相關，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，且應該大于等于EndAddress.

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

3.MPU功能驗證

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)存訪問都會被監(jiān)控，一單出現(xiàn)非預期內(nèi)的內(nèi)存訪問就會觸發(fā)MPU的保護，產(chǎn)生MPUTrap。根據(jù)使用經(jīng)驗，MPU是把雙刃劍，用的好能把一些偶發(fā)內(nèi)存異常訪問問題扼殺在開發(fā)階段，也能利用MPU來定位內(nèi)存非法訪問問題。用的不好，就會導致系統(tǒng)經(jīng)常進入Trap（一般都會走Reset）。如果項目要上MPU，建議提前規(guī)劃好MPU Protection Ranges及其訪問權(quán)限，這樣經(jīng)過大量的開發(fā)過程驗證才能確保MPU達到正向監(jiān)控的作用，而不是出現(xiàn)反作用。

審核編輯：湯梓紅