當前位置:首頁 > 公眾號精選 > strongerHuang
[導讀]估計大家經(jīng)常看見MCU、MPU、MMU等這類縮寫詞,但你們了解什么是MPU嗎?


關注、星標公眾,不錯過精彩內(nèi)容

作者:strongerHuang

微信公眾號:strongerHuang


估計大家經(jīng)??匆奙CU、MPU、MMU等這類縮寫詞,但你們了解什么是MPU嗎?


1寫在前面

不知道大家有沒有關注過Cortex-M內(nèi)核的一些內(nèi)容,在STM32大部分型號中都有MPU。


MPU是Cortex-M的選配件,拿STM32F1來說,STM32F10X_XL系列的芯片才具有這個MPU存儲保護單元,而其他STM32F1芯片沒有。

可能很多人都處于簡單知道,或認識MPU的階段,今天就寫點關于MPU的內(nèi)容,讓大家進一步認識和了解MPU。


2

認識MPU,及作用
MPU:Memory Protection Unit ,內(nèi)存保護單元。

MPU存儲器保護單元,它可以實施對存儲器(主要是內(nèi)存和外設寄存器)的保護,以使軟件更加健壯和可靠。在使用前,必須根據(jù)需要對其編程。如果沒有啟用MPU,則等同于系統(tǒng)中沒有配MPU。

MPU有如下的能力可以提高系統(tǒng)的可靠性
  • 阻止用戶應用程序破壞操作系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)。
  • 阻止一個任務訪問其它任務的數(shù)據(jù)區(qū),從而把任務隔開。
  • 可以把關鍵數(shù)據(jù)區(qū)設置為只讀,從根本上消除了被破壞的可能。
  • 檢測意外的存儲訪問,如,堆棧溢出,數(shù)組越界。
  • 此外,還可以通過MPU設置存儲器regions的其它訪問屬性,比如,是否緩區(qū),是否緩沖等。


3

了解野指針
上面簡單認識了一下MPU的功能,其實它有個重要的功能就是對指針訪問的內(nèi)存具有保護作用。所以,這里讓大家認識一下指針和野指針。


回顧一下, 什么是指針?指針在內(nèi)存中實際上是一個無符號整數(shù)(unsigned int),但是它的值被賦予特殊的解釋:表示變量或函數(shù)的地址。所以才被形象地稱為“指針”,就好像指向誰家似的。在使用指針前, 都必須先讓它指向有意義的, 并且允許由程序使用的實體——數(shù)據(jù)和代碼。而所謂“野指針”, 就是指某個指針變量的值因故超出合法的范圍, 使其“槍口” 亂指。程序邏輯錯誤、 數(shù)組越界、 堆棧溢出、 指針未經(jīng)初始化、 對緩存與緩沖的處理不當、 多任務環(huán)境中的紊亂條件, 甚至是惡意地破壞等, 都可以制造出野指針。如果使用野指針去讀取或修改內(nèi)存, 則被讀取或修改的位置是不可預料的。前者導致讀回來的都是亂掉的數(shù)據(jù), 后者則會破壞未知用途的數(shù)據(jù)。這常常導致系統(tǒng)發(fā)生莫名其妙的功能紊亂, 嚴重時會使系統(tǒng)毫無征兆,沒有理由地失控、死機。


野指針就像“肉里的刺, 醬里的蛆” 一般:一個野指針就足以毀掉整個系統(tǒng), 而且極其隱蔽, 很難通過癥狀來找出是哪里存在野指針, 甚至都不能判定癥狀是否因野指針造成(程序大了其它 bug 也很多,并且也能導致相同的癥狀)。對于通常的單片機系統(tǒng),是沒有任何辦法來防止野指針的破壞的, 完全靠程序員的素質(zhì)和自律。但智者千慮, 必有一失。尤其是當程序規(guī)模變得很大時,復雜度會呈指數(shù)上升,千頭萬緒糾纏不清, 就算是謹慎如諸葛亮,聰明如比爾?蓋茨的天才,也不敢保證沒有漏網(wǎng)之魚。


---來自CM3內(nèi)核翻譯作者


4

進一步了解MPU
MPU在執(zhí)行其功能時,是以所謂的“region區(qū)域”為單位的。 一個region其實就是一段連續(xù)的地址,只是它們的位置和范圍都要滿足一些限制(對齊方式,最小容量等)

CM3的MPU共支持8個regions,還允許把每個region進一步劃分成更小的“子region”。此外,還允許啟用一個“背景region”(即沒有MPU時的全部地址空間),不過它是只能由特權級享用。在啟用MPU后,就不得再訪問定義之外的地址區(qū)間,也不得訪問未經(jīng)授權的region。否則,將以“訪問違例”處理,觸發(fā)MemManage fault。

MPU定義的regions可以相互交迭。如果某塊內(nèi)存落在多個region中,則訪問屬性和權限將由編號最大的region來決定。比如,若1號region與4號region交迭,則交迭的部分受4號region控制。

MPU可用于保護多達16個內(nèi)存區(qū)域。如果區(qū)域至少為256字節(jié),那么這些區(qū)域可以有8個子區(qū)域。子區(qū)域的大小總是相等的,可以通過子區(qū)域號啟用或禁用。因為最小區(qū)域大小是由緩存行長度(32字節(jié))驅(qū)動的,所以8個32字節(jié)的子區(qū)域?qū)?56字節(jié)大小。



5

MPU學習資料
上面只是進一步讓大家了解了MPU內(nèi)存保護單元,對于想要深入理解的朋友就需要參看更多相關資料。

學習MPU編程,就需要對MPU相關寄存器進行掌握,MPU的寄存器其實相對來說也不多,這里再Cotex-M內(nèi)核技術參考手冊,以及STM32應用筆記Managing memory protection unit (MPU) in STM32 MCUs、編程手冊中都有講述關于MPU的知識。


為方便大家理解,這里也簡單說幾點。

1.STM32內(nèi)存映射


2.MPU 的寄存器組

操作MPU是就如操作普通STM32外設一樣,通過訪問它的若干寄存器來實現(xiàn)的,MPU寄存器如下表所示。

MPU寄存器看起來比較復雜,那是自然了,畢竟已經(jīng)上升到存儲器管理的高度。但如果我們胸有成竹——已經(jīng)想好了對存儲器如何劃分,這就只是一些繁瑣和考驗細心的體力活。典型情況下,在啟用MPU的系統(tǒng)中,都會有下列的regions。

特權級的程序代碼(如OS內(nèi)核和異常服務例程)

?用戶級的程序代碼

?特權級程序的數(shù)據(jù)存儲器,位于代碼區(qū)中(data_stack)

?用戶級程序的數(shù)據(jù)存儲器,位于代碼區(qū)中(data_stack)

?通用的數(shù)據(jù)存儲器,位于其它存儲器區(qū)域中(如, SRAM)

?系統(tǒng)設備區(qū),只允許特權級訪問,如NVIC和MPU的寄存器所有的地址區(qū)間

?常規(guī)外設區(qū),如UART, ADC等


3.Cube HAL配置MPU例子

void MPU_RegionConfig(void){ MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* Disable MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* Configure RAM region as Region N°0, 8kB of size and R/W region */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x20000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_8KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* Configure FLASH region as REGION N°1, 1MB of size and R/W region */ MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x08000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_1MB; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* Configure FMC region as REGION N°2, 0.5GB of size, R/W region */ MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512MB; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* Enable MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);}
想要了解更多MPU的內(nèi)容,可參考CM3技術手冊,以及STM32應用手冊和編程手冊。


推薦閱讀:

C++中字符編碼的轉(zhuǎn)換

手把手教你用STM32Trust生成加密固件

ELF相比Hex、Bin文件格式有哪些與眾不同?


關注 微信公眾號『strongerHuang』,后臺回復“1024”查看更多內(nèi)容,回復“加群”按規(guī)則加入技術交流群。


長按前往圖中包含的公眾號關注

免責聲明:本文內(nèi)容由21ic獲得授權后發(fā)布,版權歸原作者所有,本平臺僅提供信息存儲服務。文章僅代表作者個人觀點,不代表本平臺立場,如有問題,請聯(lián)系我們,謝謝!

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉