目录

一、版本控制

二、功能概述

三、主要模块

（一）Protection Ranges

（二）Access Permission

（三）Protection Sets

（四）PSW.PRS

（五）SYSCON.PROTEN

（六）DMI

四、功能实践示例

五、参考文档

一、版本控制

版本	撰写日期	撰写记录	字体颜色
V1.0	2023.12.09	以当前时间点对英飞凌TC1.6.2内核MPU模块的认识及实践，撰写了此文档，旨在阐述TC1.6.2内核关于MPU模块的实现原理及应用实践过程。	黑色（有部分红色字体仅为辨识突出）

二、功能概述

        MPU模块采用了硬件机制，可实现用户指定的内存范围免受未经授权地数据读取、数据写入和指令访问；在配置MPU的过程，就是赋予一些对象对一些内存区域一定的数据和代码访问权限，当一些对象访问了一些未经授权的代码和数据时，就会产生MPU Trap。   

三、主要模块

        按照TC1.6.2内核关于MPU的实现原理，可分为以下几个主要模块来分开阐述，以便更好地理解TC1.6.2内核如何有效、高效地实现内存保护。

（一）Protection Ranges

• MPU保护的内存范围有两种，一个是数据，一个是指令，每个内存范围有低地址和高地址，从而实现特定范围。

• 每个CPU内核可设置的数据和代码的保护范围有多个，数量从4到32个不等，不同的系列芯片有所不同；
• 数据内存保护范围的起始地址和结束地址是8字节对齐的，所以可以看到相应寄存器的低3位是Reserve的。
• 指令内存保护范围的起始地址和结束地址是32字节对齐的，所以可以看到相应寄存器的低五位是Reserve的。

（二）Access Permission

• MPU针对每个设定的内存范围，数据有读和写的权限设置，指令有执行的权限设置。

• DPRE和DPWE的各位控制了对应的数据内存范围的读和写的权限，CPXE的各位控制了对应的指令内存范围的执行权限。

（三）Protection Sets

• 每个CPU内核有保护集的概念，保护集的数量从1-8个不等，不同系列的芯片有所不同；
• 每个保护集都有DPRE/DPWE/CPXE这三个寄存器，可以实现特定的内存保护策略；
• 保护集允许了不同保护策略的快速切换，当更换权限模式和用户任务时。

（四）PSW.PRS

• 程序运行状态字寄存器PSW的位域PRS控制了此时有效的保护集；

（五）SYSCON.PROTEN

系统配置寄存器SYSCON的PROTEN位用来使能当前核的内存保护功能。

（六）DMI

• 数据存储器接口(DMI)向CPU提供数据值并存储CPU提供的数据值；
• 每当发生数据存储器保护陷阱时，DSTR（数据同步陷阱寄存器）和DEADD（数据错误地址寄存器）都会更新；
• 发生了数据访问错误时，会在DMI寄存器DSTR的位域MPE置位，DEADD寄存器会显示错误发生的地址。

四、功能实践示例

        理解以上所述的主要模块后，编辑代码做一个简单的功能实践，总体的步骤有：

1.  根据需求设置Protection Ranges，包括代码和数据；

2.  在特定的保护集设置各个内存保护区间的访问权限，即设置Access Permission，包括代码的执行权限，数据的读、写权限。

3. 设置PSW的PRS位域，选择特定的保护集；

4. 设置系统配置寄存器SYSCON.PROTEN == 1，使能内存保护。

需要注意的是，这些内核特殊功能寄存器(CSFR)的读写应使用MFCR指令读取，使用MTCR指令写入。

设置CPU0对数据MPU_Test_Data[0]~MPU_Test_Data[5]的内存空间没有写权限，但有程序给MPU_Test_Data元素赋值时，发生MPE故障，如下图所示：

MPE表示DMI发生了内存保护故障，故障的地点在0x70000450，正合适是MPU_Test_Data[0]~MPU_Test_Data[5]所在的内存空间:

五、参考文档

1.《TC3xx User Manual part1.pdf》

2.《TC3xx Architecture vol1.pdf》