當(dāng)我們閱讀一些STM32F7或STM32H7系列芯片例程，或者基于這兩類芯片通過(guò)cubeMx進(jìn)行配置并用到MPU功能時(shí)，往往會(huì)在代碼里看到下面這段MPU配置。

對(duì)這段代碼可能有人有些疑問(wèn)，這里重點(diǎn)一起聊聊其中的3個(gè)，供參考。

第一個(gè)疑問(wèn)，那行做賦值0x87的代碼是什么意思？

第二個(gè)疑問(wèn)，這段代碼的注釋【綠色】是說(shuō)將未定義的區(qū)域配置為StronglyOrdered存儲(chǔ)屬性，這個(gè)未定義到底如何理解？從代碼看，這里清晰地對(duì)從0開(kāi)始的整個(gè)4G空間做了配置，未定義區(qū)域到底指的哪里？

第三個(gè)疑問(wèn)，這段代碼往往并不是開(kāi)發(fā)者自己配置的。如果使用CubeMx進(jìn)行配置它會(huì)自動(dòng)給我們加上這段，為什么要加這段？很多時(shí)候經(jīng)測(cè)試，即使沒(méi)這段代碼似乎也沒(méi)有什么問(wèn)題。

這幾個(gè)問(wèn)題，涉及到MPU和CortexM7內(nèi)核芯片試探性訪問(wèn)的知識(shí)。我盡量通俗地加以介紹，知曉怎么回事即可。

我們知道，通過(guò)MPU可以配置特定地址空間的存儲(chǔ)屬性，給CPU約定訪問(wèn)權(quán)限。我們?cè)趯?duì)某塊地址空間做MPU配置時(shí)，通常需要設(shè)置起始地址、空間大小、Cacheable、Bufferable、Shareable、子區(qū)屬性、區(qū)塊編號(hào)等。這里的地址空間，英文用Region來(lái)特指，后面都使用該詞。

實(shí)際應(yīng)用中我們往往會(huì)針對(duì)不同的Region做MPU配置，在做不同Region的MPU設(shè)置時(shí)，可能出現(xiàn)地址空間重疊的情況。比方像下面64KB空間內(nèi)做了3個(gè)不同Region的MPU配置，而且發(fā)生了不同Region的地址重疊。

這個(gè)時(shí)候，對(duì)于地址重疊空間的MPU屬性由Region編號(hào)大的決定。結(jié)合上圖，N+2編號(hào)Region的MPU屬性優(yōu)先級(jí)最高，Region N的最低。

剛才我在前面提到了子區(qū)，它是什么意思呢？

子區(qū)也是個(gè)特定概念，英文用SubRegion。所謂Subregion，當(dāng)我們對(duì)某地址空間不小于256B的Region進(jìn)行MPU配置時(shí)，可以把該Region等分為8個(gè)子區(qū)【Subregion】，并把當(dāng)前Region的MPU屬性針對(duì)部分子區(qū)進(jìn)行排除性或說(shuō)例外性設(shè)置。啥意思呢？比方說(shuō)，本來(lái)當(dāng)前Region經(jīng)MPU配置后為WriteThough支持共享的存儲(chǔ)屬性，同時(shí)呢，又將其中的2個(gè)子區(qū)做排除性設(shè)置，即這2個(gè)子區(qū)不適用當(dāng)前的MPU配置。好比當(dāng)前舉國(guó)抗疫防新冠，要求全面強(qiáng)制核酸，但同時(shí)又可以做例外說(shuō)明，那些基本足不出戶的老人或小孩不適用該要求。

在MPU配置寄存器MPU_RASR里有個(gè)8位字段SRD專門用來(lái)配置子區(qū)的排除屬性。每1位對(duì)應(yīng)一個(gè)子區(qū)，高位對(duì)應(yīng)高地址子區(qū)，低位對(duì)應(yīng)低地址子區(qū)。某位為0表示該子區(qū)使用當(dāng)前MPU配置，為1表示該子區(qū)不適用當(dāng)前配置，即被排除在外?！靖嗉?xì)節(jié)可以參考下圖】

不妨舉例說(shuō)一下，假設(shè)我們選擇了某64KB區(qū)域進(jìn)行MPU設(shè)置，其中有2個(gè)SubRegion被做了MPU排除處理，即其中2個(gè)8KB空間不適用當(dāng)前的MPU配置。如下圖所示：

此時(shí)，對(duì)應(yīng)到MPU配置寄存器MPU_RASR里的SRD字段的內(nèi)容就是0x48。

聊到這里，我們就可以回答開(kāi)篇的部分疑問(wèn)了。

從上面這段代碼不難看出，首先將從0開(kāi)始的4GB空間做了MPU配置，Region編號(hào)為0，最終被配置為Strongly Ordered存儲(chǔ)屬性。那句賦值0x87的代碼則是進(jìn)一步針對(duì)當(dāng)前Region里的SubRegion做屬性排除設(shè)置。這里的0x87就是給前面提到的給SRD字段的賦值。【這里每個(gè)子區(qū)空間大小為512MB】

也就是說(shuō)，這4GB空間中有4個(gè)子區(qū)不適用目前配置的MPU屬性，即下圖中幾個(gè)紅色方框內(nèi)區(qū)域。

換句話說(shuō)，這里并沒(méi)有真正針對(duì)整個(gè)4GB空間做MPU配置，實(shí)際上只對(duì)上圖中的綠色區(qū)域做了StronglyOrder的存儲(chǔ)屬性設(shè)置。然而，代碼的注釋又說(shuō)是針對(duì)未定義區(qū)域做MPU配置，怎么理解未定義區(qū)域呢？

這里說(shuō)的未定義區(qū)域到底是上圖中紅色區(qū)域還是綠色區(qū)域呢？

顯然不是指紅色區(qū)域，因?yàn)檫@里特意對(duì)紅色區(qū)域做了MPU屬性排除處理，即當(dāng)前MPU配置根本就不適用它。那是指綠色區(qū)域？似乎也不對(duì)！因?yàn)榫G色區(qū)域的MPU配置不是很清晰嗎？Region編號(hào)、地址空間、訪問(wèn)屬性等一應(yīng)俱全。何來(lái)未定義呢？

我們可以進(jìn)一步了解到，上圖中綠色區(qū)域?qū)?yīng)的是外部存儲(chǔ)設(shè)備的地址空間。如果我們需要用到外部存儲(chǔ)設(shè)備的話，往往還會(huì)針對(duì)外擴(kuò)的存儲(chǔ)單元再做MPU配置。比方我們基于STM32H7芯片外擴(kuò)了一個(gè)32MB的SDRAM，然后做了如下的MPU配置。

照樣，先對(duì)整個(gè)4GB空間做了MPU初始配置，即前面一直在解說(shuō)的內(nèi)容。然后針對(duì)外擴(kuò)的32MB的SDRAM做了特定MPU配置，此時(shí)的Region標(biāo)號(hào)為1，訪問(wèn)屬性為Write Through。此塊Region空間屬于前面初始配置中外部存儲(chǔ)空間的一部分，即出現(xiàn)不同Region地址重疊，所以這塊SDRAM所在Region的MPU訪問(wèn)屬性就是Write Through，而不再是一開(kāi)始配置的Strongly Ordered屬性了。見(jiàn)下圖中綠色區(qū)域中那部分黃色方塊。

當(dāng)然，如果說(shuō)你還外擴(kuò)了其它的存儲(chǔ)單元，比方擴(kuò)個(gè)QSPI什么的，如果MPU屬性依然不同于Strongly Ordered、且Region編號(hào)大于0，更多綠色區(qū)域?qū)⒈恍碌狞S色區(qū)域替換。比方變成下面圖示的樣子。

也就是說(shuō)，注釋代碼里提到的未定義區(qū)域，是指初始定義出來(lái)的綠色區(qū)域中沒(méi)有被用戶的實(shí)際外部存儲(chǔ)器所占用的剩余空間。即上面圖中摳除黃色區(qū)域以后剩下的綠色區(qū)域。

這里又衍生個(gè)問(wèn)題，為什么要這樣做呢？

這個(gè)問(wèn)題又涉及到M7內(nèi)核芯片的試探性訪問(wèn)特性。試探性訪問(wèn)可以提升芯片的性能，但有時(shí)可能也會(huì)導(dǎo)致些問(wèn)題。比方，由于試探性訪問(wèn)，在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可能發(fā)生越界訪問(wèn)。如果說(shuō)它訪問(wèn)到一個(gè)本不存在存儲(chǔ)設(shè)備的地址時(shí)，可能發(fā)生鎖死異常。結(jié)合上面圖形，黃色地址區(qū)域是實(shí)實(shí)在在的外部存儲(chǔ)器件所占用的空間，如果因?yàn)樵囂叫栽L問(wèn)可能越界訪問(wèn)不存在物理存儲(chǔ)單元的綠色區(qū)域而導(dǎo)致麻煩。

不過(guò)，由于CPU不會(huì)針對(duì)配置為Device 或Strongly Ordered存儲(chǔ)屬性的地址空間進(jìn)行試探性訪問(wèn)。為了防止上面提到的問(wèn)題，于是就有了前面談到的一上來(lái)就把所有用于外部訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間配置為StronglyOrdered屬性，顯然這個(gè)配置是個(gè)粗框架性的。用戶具體使用時(shí)根據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)器的特性、容量等再配置特定的MPU屬性并覆蓋原來(lái)初始設(shè)置，其它未用區(qū)域依然保持StronglyOrdered屬性，正是為了防止在沒(méi)有放置實(shí)際存儲(chǔ)器的地方發(fā)生試探性訪問(wèn)。

最后一個(gè)問(wèn)題，有人發(fā)現(xiàn)即使不要那段針對(duì)4GB空間的MPU初始代碼，似乎也沒(méi)遇到啥問(wèn)題。

這也正常。因?yàn)槟慵词雇鈹U(kuò)了存儲(chǔ)單元，并非一定會(huì)因?yàn)樵囂叫栽L問(wèn)導(dǎo)致異常。比方你外擴(kuò)了32MB的存儲(chǔ)單元，未必就一定會(huì)要用到最后一個(gè)位置，說(shuō)不定還剩余很多，遠(yuǎn)不至于讀到最后邊界而讓CPU試探到不存在存儲(chǔ)器的空間。但是事先做那段初始配置，對(duì)系統(tǒng)是一個(gè)很好的未雨綢繆。就好像河邊安置防護(hù)欄一樣，沒(méi)有，也不至于天天怎么樣；有，肯定要安全保險(xiǎn)得多。

幾個(gè)小疑問(wèn)，本以為可以很快寫完，不禁啰嗦了這么久，就此打住。祝君好運(yùn)！

審核編輯：湯梓紅