应用笔记LAT1199+TrustZone架构下LPBAM使用导致的HardFault

客户在 Nucleo-U575ZI 开发板上使用 TrustZone 架构，测试 LPBAM 功能。 首先使能了 TrustZone 架构，然后将 LPGPIO 映射到了非安全区，并且配置了 DMA 链表功 能，使用 LPTimer 作为触发，自动地修改 LPGPIO 的寄存器，从而达到在低功耗模式下，GPIO自动切换的功能。但遇到了 LPDMA 的配置问题，并且程序无法跳转到 Non-Secure 工程。 ### 应用笔记LAT1199+TrustZone架构下LPBAM使用导致的HardFault #### 一、概述 本篇文章将详细分析在Nucleo-U575ZI开发板上使用TrustZone架构与LPBAM功能时遇到的问题，并提供解决方法。 #### 二、TrustZone简介 **TrustZone**技术是一种由Arm公司开发的安全技术框架，用于构建微控制器（MCU）或片上系统（SoC）中的隔离安全环境。在U575ZI芯片中，TrustZone支持Armv8-M指令集，为设备提供了安全与非安全区域的划分。该技术主要通过以下两种方式来实现： 1. **IDAU (Identity and Data Unit)** - IDAU是硬件级的单元，出厂时已预配置，不能通过软件重新配置。 - 它负责管理内存空间的安全属性，如图1所示，每个地址空间都有其安全或非安全属性。 - 如图2所示，内存空间的安全属性是由IDAU和SAU共同决定的。 2. **SAU (Security Attribute Unit)** - SAU是可以通过软件配置的，用户可以根据需求调整安全区域与非安全区域的划分。 - 它主要用于控制对内部资源的访问权限，确保只有授权的代码能够访问特定资源。 #### 三、LPBAM简介 **LPBAM (Low-Power Background Autonomous Mode)**是一种在低功耗模式下运行特定外设的技术，能够在无需CPU参与的情况下执行预先设定的操作。这有助于显著降低系统的总体功耗。 - 在Stop0、Stop1或Stop2模式下，LPBAM允许部分外设继续运行，通过触发机制（如I/O边沿检测或LPTimer）控制这些外设的自动操作。 - 当外设有活动时，系统时钟会自动开启；无活动时，则自动关闭，进一步节省能源消耗。 #### 四、问题分析 客户在使用过程中遇到的主要问题是**LPDMA配置问题**及**程序无法跳转至Non-Secure工程**。具体表现为： 1. **LPDMA配置问题** - 在TrustZone环境下，如果LPDMA的配置不当，可能会导致HardFault错误。 - 通常情况下，LPDMA用于低功耗模式下的数据传输，若配置错误则可能触发异常中断。 - 解决方案之一是检查LPDMA的配置是否正确，例如检查DMA请求源、目的地以及触发条件等。 2. **程序无法跳转至Non-Secure工程** - 在TrustZone环境中，程序从Secure区域跳转至Non-Secure区域时需要遵循特定规则。 - 如果跳转逻辑不正确，会导致程序无法正确执行或引发HardFault。 - 解决这一问题的关键在于确保所有的跳转指令和数据访问均符合TrustZone的安全规定。 #### 五、解决策略 针对上述问题，建议采取以下策略： 1. **仔细检查LPDMA配置** - 确保所有LPDMA的设置符合预期，包括但不限于： - DMA请求源的正确性； - 目的地寄存器地址的准确性； - 触发条件的有效性； - 数据长度和方向的一致性。 2. **确保正确的程序跳转** - 在编写从Secure到Non-Secure区域的跳转代码时，需特别注意： - 使用正确的指令序列确保跳转合法性； - 确认所有访问的内存区域都具有相应的安全属性； - 测试非安全代码的完整性与正确性。 3. **增强调试能力** - 使用调试工具（如ST-Link）深入分析问题根源。 - 监视关键寄存器的状态变化，以便及时发现潜在问题。 - 对比成功的配置与失败的配置，找出差异所在。 4. **查阅官方文档** - 官方文档中通常包含了丰富的示例代码和故障排查指南。 - 特别关注与TrustZone和LPBAM相关的章节，它们往往提供了宝贵的参考信息。 #### 六、结论 通过本文的详细解析，我们了解到在Nucleo-U575ZI开发板上使用TrustZone架构和LPBAM功能时，正确的配置至关重要。面对LPDMA配置问题和程序无法正常跳转至Non-Secure工程的挑战，开发者应从多个角度出发，综合运用多种策略来解决问题，从而确保系统的稳定性和安全性。