STM32F4编程手册学习2

STM32F4编程手册学习2_内存模型

1. 内存映射

MCU将资源映射到一段固定的4GB可寻址内存上，如下图所示。

内存映射将内存分为几块区域，每一块区域都有一个定义的内存类型，一些区域还有一些附加的内存类型。

内存类型有以下几种：

Normal
处理器可以为了性能而对访问该区域的任务进行重排序。
Device
处理器保证访问该内存的任务与其他访问Device或者Stronly-ordered内存的任务相对顺序不变。
Stronly-ordered
处理器保证该访问该内存的任务与所有其他任务保持相对顺序。
Execute Never（XN）
处理器避免对此的指令访问，任何试图从该区域预取指令的操作都将造成一个内存管理错误异常。

2. 内存访问顺序

对于大多数由显示内存指令访问指令所引起的内存访问而言，系统不会保证访问完成的顺序与程序中顺序一致。如果程序的执行依赖于两次内存完成的顺序，那么应该使用内存屏障指令，来保证内存访问按照程序代码中的顺序执行。

然而，内存系统可以保证，一些对Device 和Strongly-ordered内存的访问操作按顺序执行。如下表所示，其中A1、A2分别表示两次内存访问操作指令，“<” 表示A1先与A2执行，“-” 表示两者顺序不确定。

内存访问屏障有DMB, DSB, ISB三种，如下表所示

指令	描述
DMB	Data Memory Barrier, 保证此指令之前的内存任务执行完毕，才会执行后续的内存任务。
DSB	Data Synchronization Barrier, 保证此指令之前的内存任务执行完毕，之后才会执行后续指令。
DMB	Instruction Synchronization Barrier, 保证所有已经完成的内存任务可以被后续指令识别。

下面是几个使用内存屏障的例子：

向量表
如果程序改变了向量表某一项的入口，之后使能了对应异常。那么在使能异常之前，需要使用DMB指令，以保证异常进入的是新的异常向量表。
Self-Modifying code
如果程序包含Self-Modifying code代码，在代码修改后需要立即需要使用ISB指令，以保证后续指令使用了新的程序代码。
memory map switching
如果系统支持内存映射变换机制，那么需要在内存映射变化后使用DSB，以保证后续程序使用更新后的内存映射。
动态异常优先级更改
如果在一个异常正在执行或者就绪状态时，该异常优先级更改了，应该使用DSB指令，以保证改变生效。

访问Strongly-ordered 内存不需要使用DMB指令。

3. 内存访问行为

内存地址	内存区域	内存类型	XN	描述
0x00000000-0x1FFFFFFF	Code	Normal	-	程序代码的可执行区域，数据也可以放在这里
0x20000000-0x3FFFFFFF	SRAM	Normal	-	数据的可执行区域代码也可以放在这里，该区域包括位带及位带别名区
0x40000000-0x5FFFFFFF	Peripheral	Device	XN	外设区，该区域包括位带及位带别名区
0x60000000-0x9FFFFFFF	External RAM	Normal	-	数据外部存储区
0xA0000000-0xDFFFFFFF	External Device	Device	XN	外部设备区
0xED000000-0xED0FFFFF	Private Peripheral BUS	Stronly-ordered	XN	此区域报刊NVIC、系统定时器、系统控制块
0xED100000-0xFFFFFFFF	Memory mapped peripherals	Device	XN	这个区域包含STM32标准外设

Code, SRAM, exteral RAM都可以保存程序，建议程序指令保存在Code区域。

3.1 bit-band 位带

位带是指将位带别名区的一个字映射到位带区域的一个位上，如下图所示。位带区域占据SRAM和外设区的最低1M字节的地方。

向别名区写一个字更新了位带区的一个对应的位。别名区一个字的bit[0]决定了对应位的值，而其他位bit[31；1]则对位带区没有什么影响。所以写0xFF跟写0x01对位带区的影响是一样的。

本文图表引用自《PM0214: STM32F3, STM32F4 and STM32L4 Series Cortex®-M4 programming manual》

本文参考ST官方文档《PM0214: STM32F3, STM32F4 and STM32L4 Series Cortex®-M4 programming manual》