STM32H7 MPU 可共享 memory 屬性和強排序 memory 類型

Question

我對 STM32H7 MPU 的一些屬性感到困惑。

我已經閱讀了幾篇文檔：STM32H7 參考和編程手冊、STMicro 關於 MPM 的應用筆記等……

我知道可共享完全等同於不可緩存（至少在單核 STM32H7 上）。 這是對的嗎？

我需要為 QSPI Flash memory 定義一個 MPU 區域。 MicroChip 的一份文檔（參考 TB3179）表明 QSPI memory 應配置為強排序。 我真的不明白為什么？

Answer 1

問：我知道可共享完全等同於不可緩存（至少在單核 STM32H7 上）。 這是對的嗎？

這是 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

如果某些區域是Cacheable 和Shareable ，則在 STM32F7/H7 中僅使用指令緩存

由於 STM32 [F7 和 H7] 微控制器不包含任何用於保持數據一致性的硬件功能，將區域設置為可共享意味着該區域不使用數據緩存。 如果區域不可共享，可以使用數據緩存，但是總線主控之間的數據一致性需要通過軟件來保證。

當 INSTRUCTION_ACCESS_DISABLED（從不執行，禁用代碼執行）時，STM32H7 上的可共享似乎隱含地與非緩存訪問同義。

此外，

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

可共享性屬性告訴處理器它必須做任何必要的事情來允許共享數據。 這真正意味着什么取決於特定處理器的功能。

在具有多 CPU 硬件緩存一致性的處理器上； 可共享性屬性是參與高速緩存一致性邏輯的信號。 例如，如果通過一致的互連連接，A57 可以在集群內和集群之間保持可共享數據的緩存一致性。

在沒有硬件緩存一致性的處理器（例如 Cortex-A8）上，共享數據的唯一方法是如您所料將其推出緩存。 在 A8上，可共享、可緩存的 memory 最終被視為未緩存。

有人，如果我錯了，請糾正我——很難就這個話題做出明確而簡潔的陳述。

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問：我需要為 QSPI Flash memory 定義一個 MPU 區域。 QSPI memory 應配置為強排序。 我真的不明白為什么？

上面的 MPU 指南至少聲明了兩點：防止推測性訪問和防止寫入被碎片化（例如被讀取操作中斷）。

當在 SDRAM 或 Quad-SPI 等外部存儲器上執行時，推測性 memory 讀取可能會導致高延遲甚至系統錯誤。

外部存儲器甚至不需要連接到微控制器，但其 memory 范圍可通過推測讀取訪問，因為默認情況下，其 memory 區域設置為正常。

決不會對強有序和設備 memory 區域進行推測性訪問。

強有序 memory 類型用於需要每次寫入為單個事務的存儲器

對於強有序 memory 區域CPU 等待 memory 訪問指令結束。

最后，我懷疑 alignment 可能是 memory 方面的要求，它由強制對齊讀/寫訪問的 memory 類型充分表示。

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

但是，設備和強排序 memory 始終是不可緩存的。 此外，對設備或強排序 memory 的任何未對齊訪問都會生成 alignment UsageFault ，因此不會導致任何 AXI 傳輸。 這意味着本章中給出的訪問示例從不顯示對設備或強排序 memory 的未對齊訪問。

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UsageFault：沒有顯式配置，UsageFault 默認調用 HardFault 處理程序。 首先需要在SCB System Handler Control 和 State 寄存器中啟用差異化錯誤處理：

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

UsageFault 處理程序可以評估https://www.keil.com/appnotes/files/apnt209.pdf中描述的 UsageFault 狀態寄存器 (UFSR)。

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