STM32H7系列MPU与CACHE以及RAM

一、启用cache

启用cache很简单，就是这两句，分别打开I-Cache和D-Cache，但是如果只使用这两句，再操作DMA和FLASH时就很有可能遇到问题，后面会具体说明。

    SCB_EnableICache();//使能I-CacheSCB_EnableDCache();//使能D-Cache

二、使用MPU

这里是一个RAM的MPU保护配置。

    /* Disables the MPU */HAL_MPU_Disable();/** Initializes and configures the Region and the memory to be protected*/MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;MPU_InitStruct.BaseAddress = D1_AXISRAM_BASE;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x0;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* Enables the MPU */HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);

首先是配置MPU时需要先关闭MPU，HAL_MPU_Disable();启用HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);其中的参数是MPU的控制策略

//默认区域（default region）不允许访问，并且在硬故障，NMI和FAULTMASK处理程序期间禁用MPU
#define  MPU_HFNMI_PRIVDEF_NONE      ((uint32_t)0x00000000)    
//默认区域（default region）不允许访问，并且在硬故障，NMI和FAULTMASK处理程序期间启用MPU
#define  MPU_HARDFAULT_NMI           ((uint32_t)0x00000002)
//默认区域（default region）仅允许特权访问，并且在硬故障，NMI和FAULTMASK处理程序期间禁用MPU
#define  MPU_PRIVILEGED_DEFAULT      ((uint32_t)0x00000004)
//默认区域（default region）仅允许特权访问，并且在硬故障，NMI和FAULTMASK处理程序期间启用MPU
#define  MPU_HFNMI_PRIVDEF           ((uint32_t)0x00000006)

第一个配置参数MPU_InitStruct.Enable，可以赋值是为MPU_REGION_ENABLE、MPU_REGION_DISABLE，分别代表这个区域的MPU是否启用。

第二个配置参数MPU_InitStruct.Number，可以赋值MPU_REGION_NUMBER0、MPU_REGION_NUMBER1、MPU_REGION_NUMBER2...一共是8个，代表所配置保护内存区域的编号。

第三个配置参数MPU_InitStruct.BaseAddress，可以赋值的就是各个内存块的首地址，这里的D1_AXISRAM_BASE是0x24000000，是一个512K的RAM。

第四个配置参数MPU_InitStruct.Size，就是所保护内存的大小，MPU_REGION_SIZE_512KB就是要保护区域的大小，还有其他大小可选，具体可以看宏定义中所定义的大小。

第五个配置参数MPU_InitStruct.SubRegionDisable，是配置子区域，每个MPU配置的内存区域都被分为了8个子区域，数值从0~255，每一个bit对应着一个子区域的禁用（1）或者启用（0）。最高位（控制最后一个子区域，最低位控制第一个子区域，最后注意的是大于128字节才可以使用子区域。

第六个配置参数MPU_InitStruct.AccessPermission是配置RAM的读写权限。

/** @defgroup CORTEX_MPU_Region_Permission_Attributes CORTEX MPU Region Permission Attributes* @{*/
#define  MPU_REGION_NO_ACCESS      ((uint8_t)0x00)    //禁止所有情况下的访问（读/写）
#define  MPU_REGION_PRIV_RW        ((uint8_t)0x01)    //仅允许在特权模式下读写
#define  MPU_REGION_PRIV_RW_URO    ((uint8_t)0x02)    //特权模式下可读写，用户模式下只读
#define  MPU_REGION_FULL_ACCESS    ((uint8_t)0x03)    //完全访问，特权和用户模式下都可以读写
#define  MPU_REGION_PRIV_RO        ((uint8_t)0x05)    //仅允许在特权模式下读取
#define  MPU_REGION_PRIV_RO_URO    ((uint8_t)0x06)    //特权和用户模式下都只读

第七个配置参数MPU_InitStruct.DisableExec，表示代码是否在RAM中可执行，MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE代表可执行。

最后的4个参数需要一起看，

MPU_InitStruct.TypeExtField；MPU_InitStruct.IsShareable；MPU_InitStruct.IsCacheable；MPU_InitStruct.IsBufferable

TypeExtField	IsCacheable	IsBufferable	IsShareable	cache功能
MPU_TEX_LEVEL0	1	0	x	Write through, no write allocate
MPU_TEX_LEVEL0	1	1	x	Write back, no write allocate
MPU_TEX_LEVEL1	0	0	x	Non-cacheable
MPU_TEX_LEVEL1	1	1	x	Write back, write and read allocate

1.Write through, no write allocate（透写）

(1)写入策略：如果cache命中，则同时向cache和对应的内存区域中写入；如果未命中，则只写入对应的内存区域，不开辟新的cache。
(2)读取策略：如果cache命中，则直接从cache中读取，不再读取对应的内存区域，如果cache未命中，则开辟对应的cache区域，并从对应的内存区域中将数据同步至cache，并读取cache。

2.Write back, write and read allocate

(1)写入策略：如果cache命中，则只写入cache，不再写入到对应的内存区域；如果未命中，则开辟对应的cache，并同时向cache和对应的内存区域写入。
(2)读取策略：如果cache命中，则直接从cache中读取，不再读取对应的内存区域，如果cache未命中，则开辟对应的cache区域，并从对应的内存区域中将数据同步至cache，并读取cache。

3.Write back, no write allocate

(1)写入策略：如果cache命中，则只写入cache，不再写入到对应的内存区域；如果未命中，则只写入对应的内存区域，不开辟新的cache。
(2)读取策略：如果cache命中，则直接从cache中读取，不再读取对应的内存区域，如果cache未命中，则开辟对应的cache区域，并从对应的内存区域中将数据同步至cache，并读取cache。

通过上面介绍的特性，可以看到，使用的时候最好使用Write through, no write allocate这种模式，因为cache命中，则同时向cache和对应的内存区域中写入，不用担心数据的不统一。H7系列使用cache代码的执行速度提高两倍以上，当然这个两倍只是我大概试了一下。