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第六章内存保护单元(Cortex-M7 Processor)

发布人:shili8 发布时间:2025-01-31 18:20 阅读次数:0

**第六章 内存保护单元**

在 Cortex-M7 处理器中,内存保护单元 (Memory Protection Unit, MPU) 是一个重要的功能,它能够提供对不同内存区域的访问控制。MPU 的主要目的是防止程序错误或恶意代码导致的数据损坏和系统崩溃。

**6.1 MPU 的基本概念**

MPU 基本上是一个多级页表管理器,能够将虚拟地址映射到物理内存区域中。它通过设置不同的保护位来控制对不同内存区域的访问权限。

MPU 支持以下几种保护模式:

* **读写保护**:允许或禁止对某个内存区域的读取和写入操作。
* **只读保护**:仅允许对某个内存区域的读取操作,写入操作将被禁止。
* **只写保护**:仅允许对某个内存区域的写入操作,读取操作将被禁止。

**6.2 MPU 的配置**

MPU 的配置涉及以下几个方面:

* **设置保护位**:通过设置保护位来控制对不同内存区域的访问权限。
* **定义内存区域**:定义需要保护的内存区域及其大小。
* **映射虚拟地址到物理内存**:将虚拟地址映射到实际的物理内存区域中。

MPU 的配置可以通过以下几种方式进行:

* **使用 MPU 控制寄存器**:通过设置 MPU 控制寄存器来控制 MPU 的行为。
* **使用 MPU 配置寄存器**:通过设置 MPU 配置寄存器来定义内存区域和保护位。

下面是一个示例代码片段,演示了如何使用 MPU 控制寄存器来配置 MPU:

c// 设置 MPU 控制寄存器void set_mpu_control_register(uint32_t value) {
 //读取当前 MPU 控制寄存器的值 uint32_t current_value = read_mpu_control_register();

 // 将新值与当前值进行逻辑或运算 uint32_t new_value = (current_value | value);

 // 写入新的值到 MPU 控制寄存器中 write_mpu_control_register(new_value);
}

//读取 MPU 控制寄存器的值uint32_t read_mpu_control_register() {
 return *(volatile uint32_t *)0xE000ED88;
}

// 写入新值到 MPU 控制寄存器中void write_mpu_control_register(uint32_t value) {
 *(volatile uint32_t *)0xE000ED88 = value;
}


**6.3 MPU 的使用**

MPU 的使用涉及以下几个方面:

* **定义内存区域**:定义需要保护的内存区域及其大小。
* **设置保护位**:通过设置保护位来控制对不同内存区域的访问权限。
* **映射虚拟地址到物理内存**:将虚拟地址映射到实际的物理内存区域中。

MPU 的使用可以通过以下几种方式进行:

* **使用 MPU 配置寄存器**:通过设置 MPU 配置寄存器来定义内存区域和保护位。
* **使用 MPU 控制寄存器**:通过设置 MPU 控制寄存器来控制 MPU 的行为。

下面是一个示例代码片段,演示了如何使用 MPU 配置寄存器来配置 MPU:

c// 设置 MPU 配置寄存器void set_mpu_config_register(uint32_t value) {
 //读取当前 MPU 配置寄存器的值 uint32_t current_value = read_mpu_config_register();

 // 将新值与当前值进行逻辑或运算 uint32_t new_value = (current_value | value);

 // 写入新的值到 MPU 配置寄存器中 write_mpu_config_register(new_value);
}

//读取 MPU 配置寄存器的值uint32_t read_mpu_config_register() {
 return *(volatile uint32_t *)0xE000ED90;
}

// 写入新值到 MPU 配置寄存器中void write_mpu_config_register(uint32_t value) {
 *(volatile uint32_t *)0xE000ED90 = value;
}


**6.4 MPU 的优点**

MPU 有以下几个优点:

* **提高系统安全性**:通过设置保护位来控制对不同内存区域的访问权限,防止程序错误或恶意代码导致的数据损坏和系统崩溃。
* **提高系统性能**:通过映射虚拟地址到物理内存区域中,可以提高系统的性能。

**6.5 MPU 的缺点**

MPU 有以下几个缺点:

* **增加系统复杂性**:MPU 的配置和使用需要额外的逻辑和寄存器,增加了系统的复杂性。
* **增加系统成本**:MPU 需要额外的硬件资源和电路设计,增加了系统的成本。

综上所述,MPU 是一个重要的功能,它能够提供对不同内存区域的访问控制。虽然它有几个优点,但也有一些缺点。因此,在实际应用中需要权衡其优点和缺点,并根据具体需求进行选择。

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