STM32H7 MPU 可共享 memory 属性和强排序 memory 类型

Question

我对 STM32H7 MPU 的一些属性感到困惑。

我已经阅读了几篇文档：STM32H7 参考和编程手册、STMicro 关于 MPM 的应用笔记等……

我知道可共享完全等同于不可缓存（至少在单核 STM32H7 上）。 这是对的吗？

我需要为 QSPI Flash memory 定义一个 MPU 区域。 MicroChip 的一份文档（参考 TB3179）表明 QSPI memory 应配置为强排序。 我真的不明白为什么？

Answer 1

问：我知道可共享完全等同于不可缓存（至少在单核 STM32H7 上）。 这是对的吗？

这是 MPU 配置的 ST 指南：

https://www.st.com/content/st_com/en/support/learning/stm32-education/stm32-moocs/STM32_MPU_tips.html

如果某些区域是Cacheable 和Shareable ，则在 STM32F7/H7 中仅使用指令缓存

由于 STM32 [F7 和 H7] 微控制器不包含任何用于保持数据一致性的硬件功能，将区域设置为可共享意味着该区域不使用数据缓存。 如果区域不可共享，可以使用数据缓存，但是总线主控之间的数据一致性需要通过软件来保证。

当 INSTRUCTION_ACCESS_DISABLED（从不执行，禁用代码执行）时，STM32H7 上的可共享似乎隐含地与非缓存访问同义。

此外，

https://community.arm.com/developer/ip-products/processors/f/cortex-a-forum/5468/shareability-memory-attribute

可共享性属性告诉处理器它必须做任何必要的事情来允许共享数据。 这真正意味着什么取决于特定处理器的功能。

在具有多 CPU 硬件缓存一致性的处理器上； 可共享性属性是参与高速缓存一致性逻辑的信号。 例如，如果通过一致的互连连接，A57 可以在集群内和集群之间保持可共享数据的缓存一致性。

在没有硬件缓存一致性的处理器（例如 Cortex-A8）上，共享数据的唯一方法是如您所料将其推出缓存。 在 A8上，可共享、可缓存的 memory 最终被视为未缓存。

有人，如果我错了，请纠正我——很难就这个话题做出明确而简洁的陈述。

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问：我需要为 QSPI Flash memory 定义一个 MPU 区域。 QSPI memory 应配置为强排序。 我真的不明白为什么？

上面的 MPU 指南至少声明了两点：防止推测性访问和防止写入被碎片化（例如被读取操作中断）。

当在 SDRAM 或 Quad-SPI 等外部存储器上执行时，推测性 memory 读取可能会导致高延迟甚至系统错误。

外部存储器甚至不需要连接到微控制器，但其 memory 范围可通过推测读取访问，因为默认情况下，其 memory 区域设置为正常。

决不会对强有序和设备 memory 区域进行推测性访问。

强有序 memory 类型用于需要每次写入为单个事务的存储器

对于强有序 memory 区域CPU 等待 memory 访问指令结束。

最后，我怀疑 alignment 可能是 memory 方面的要求，它由强制对齐读/写访问的 memory 类型充分表示。

https://developer.arm.com/documentation/ddi0489/d/memory-system/axim-interface/memory-system-implications-for-axi-accesses

但是，设备和强排序 memory 始终是不可缓存的。 此外，对设备或强排序 memory 的任何未对齐访问都会生成 alignment UsageFault ，因此不会导致任何 AXI 传输。 这意味着本章中给出的访问示例从不显示对设备或强排序 memory 的未对齐访问。

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UsageFault：没有显式配置，UsageFault 默认调用 HardFault 处理程序。 首先需要在SCB System Handler Control 和 State 寄存器中启用差异化错误处理：

SCB->SHCSR |= SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk // will also be set by HAL_MPU_Enable()
    | SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk
    | SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk;

UsageFault 处理程序可以评估https://www.keil.com/appnotes/files/apnt209.pdf中描述的 UsageFault 状态寄存器 (UFSR)。

printf("UFSR : 0x%4x\n", (SCB->CFSR >> 16) & 0xFFFF);