针对STM32F7系列平台的MPU，Cache特性，使用RT-Thread需要注意哪些问题？

17 个回答

softwind 2017-05-08

还有就是F7的BSP中，关于MPU的部分，

  /* Configure the MPU attributes as WB for SDRAM */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_8MB;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  /* Configure the MPU attributes as none-cache for 1MB SDRAM */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0100000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_1MB;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct)

然后系统的Heap是这样定义的：

#ifdef RT_USING_EXT_SDRAM
    rt_system_heap_init((void*)EXT_SDRAM_BEGIN, (void*)EXT_SDRAM_END);
    sram_init();
#else
    rt_system_heap_init((void*)HEAP_BEGIN, (void*)HEAP_END);
#endif

也就是说把整个的外部SDRAM作为System Heap；但SDRAM又定义了两个具有不同的MPU属性Region，而且是Overlapped的，这是出于什么样的考虑？

bernard 2017-05-08

1. 尽量使用cache，这样才能加速代码执行效率；不管是静态还是heap，都全开cache；
2. cache一致性问题在于多硬件访问的情况，例如cpu访问（其他cpu访问），dma访问（通用dma、外设专用dma）。这个时候就要考虑一致性的问题，该flush就flush，或者invalid等等。
3. mpu，很早就有了，可以查看相关的arm芯片说明文档.
4. 注意下cache line大小的问题，这部分有的时候最好是做cache line对齐的

softwind 2017-05-08

1. 尽量使用cache，这样才能加速代码执行效率；不管是静态还是heap，都全开cache；
2. cache一致性问题在于多硬件访问的情况，例如cpu访问（其他cpu访问），dma访问（通用dma、外设专用dma）。这个时候就要考虑一致性的问题，该flush就flush，或者invalid等等。

1）如果没有多硬件访问，全开cache的话，不会影响任务切换，也就是说任务堆栈的数据一致性与cache无关？
2）只在多硬件访问的时候，需要考虑数据一致性的问题？

3. mpu，很早就有了，可以查看相关的arm芯片说明文档.
4. 注意下cache line大小的问题，这部分有的时候最好是做cache line对齐的

多谢bernard指点方向，我再看看相关文档。

softwind 2017-05-09

另外，考虑到DMA访问时数据一致性的问题，F7平台上的一些底层的驱动也需要改写？
比如说SD卡，以太网这些用到了DMA传输的外设驱动。

bernard 2017-05-09

另外，考虑到DMA访问时数据一致性的问题，F7平台上的一些底层的驱动也需要改写？
比如说SD卡，以太网这些用到了DMA传输的外设驱动。

of course

softwind 2017-05-09

另外，考虑到DMA访问时数据一致性的问题，F7平台上的一些底层的驱动也需要改写？
比如说SD卡，以太网这些用到了DMA传输的外设驱动。

of course

看来还有很多工作要做。多谢指教。

softwind 2017-05-09

1. 尽量使用cache，这样才能加速代码执行效率；不管是静态还是heap，都全开cache；
2. cache一致性问题在于多硬件访问的情况，例如cpu访问（其他cpu访问），dma访问（通用dma、外设专用dma）。这个时候就要考虑一致性的问题，该flush就flush，或者invalid等等。

1）全开cache的话，不会影响任务切换，也就是说任务堆栈的数据一致性与cache无关？

softwind 2017-05-09

或者说在OS或RT-Thread内核的层面需要考虑Cache和数据一致性的问题吗？

bernard 2017-05-09

按理说，OS层面应该要考虑cache line大小的。至于说cache与否与任务切换等的关系，那么这部分能加速尽量加速，特别是最好有TCM，能够让OS内核部分代码和CPU主频跑在一致频率上

softwind 2017-05-09

按理说，OS层面应该要考虑cache line大小的。至于说cache与否与任务切换等的关系，那么这部分能加速尽量加速，特别是最好有TCM，能够让OS内核部分代码和CPU主频跑在一致频率上

就是说主要是效率优化方面的问题。
那么当前rt-thread在F7平台上的实现（基于STM32F7 Disco平台的BSP），Cache全开的话，内核的安全性是不受影响的？主要是在设备驱动和应用层需要考虑多硬件访问的数据一致性问题？

softwind 2017-05-12

关于RT-Thread在STM32F7平台上的移植，还想请教一下，
在int mpu_init(void)函数中，对外部SDRAM的Memory属性的设置是有什么特别的考虑吗？

int mpu_init(void)
{
  MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
  
  /* Disable the MPU */
  HAL_MPU_Disable();

  /* Configure the MPU attributes as WT for SRAM */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x20010000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_256KB;
  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_NOT_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 the MPU attributes as WB for SDRAM */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_8MB;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  /* Configure the MPU attributes as none-cache for 1MB SDRAM */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0100000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_1MB;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
  /* Enable the MPU */
  HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
	return 0;
}

SRAM设置成WT（Write Through）可以理解；
外部的SDRAM（8MB）全部用作系统的Heap，设置的属性是成WB（Write Back；No Write Allocate），为什么又单独划分出一块（1MB，而且是在中间位置），访问属性是NonCacheable。
[img] SDRAM属性.png

[/img]
这样划分是出于什么样的考虑和应用场景？如果使用rt-thread的内存分配函数，应用程序获得的内存实际上可能具有不同的属性？

bernard 2017-05-12

none-cache适合做dma，只是说cpu访问效率变低了些，，，所以最终情况还是看实际需求

softwind 2017-05-12

none-cache适合做dma，只是说cpu访问效率变低了些，，，所以最终情况还是看实际需求

将空间划分为不同的属性在访问效率和数据安全性之间取得平衡，这点可以理解。

只是不明白rtthread在STM32F7-Disco平台上的这个BSP，8M的外部SDRAM已经初始化为System Heap，又在中间划分一段空间指定为NonCacheable的。这样System Heap空间就有了两种Cache属性，而且是地址不连续的。我的理解是，这段不同属性的空间是否应该放在8M空间的头或者尾比较合理呀？然后System Heap空间对应缩小。不然，用rt_malloc()得到的内存空间属性是不确定的。