STM32 之五 Core Coupled Memory（CCM）内存

我不是女神ヾ 2022-06-01 10:25 143阅读 0赞

## 写在前面 ##

*  今天在搞STM32F4时，用到了一部分特殊内存——CCM。搜了搜网上没多少介绍，索性自己查手册。
 *  某些芯片没有CCM

## 基本架构 ##

废话少说，先看看这块内存特殊在哪里。官方的基本架构说明如下：  
  The main system consists of 32-bit multilayer AHB bus matrix that interconnects:

*  Eight masters:  
    – Cortex® -M4 with FPU core I-bus, D-bus and S-bus  
    – DMA1 memory bus  
    – DMA2 memory bus  
    – DMA2 peripheral bus  
    – Ethernet DMA bus  
    – USB OTG HS DMA bus
 *  Seven slaves:  
    – Internal Flash memory ICode bus  
    – Internal Flash memory DCode bus  
    – Main internal SRAM1 (112 KB)  
    – Auxiliary internal SRAM2 (16 KB)  
    – AHB1 peripherals including AHB to APB bridges and APB peripherals  
    – AHB2 peripherals  
    – FSMC

The bus matrix provides access from a master to a slave, enabling concurrent access and efficient operation even when several high-speed peripherals work simultaneously. The 64-Kbyte CCM (core coupled memory) data RAM is not part of the bus matrix and can be accessed only through the CPU. This architecture is shown in  
![Structure][]  
  其架构和之前的STM32F1x区别还是挺大的。***由上可知，CCM共64KB，是直接挂在D-bus上的，除了CPU（即Cortex-M核）之外，谁都无法访问***。此外，由于CCM不属于BusMatrix的一部分，所有也就不能被其他组件访问，例如DMA控制器。  
  对于CCM，CPU能以最大的系统时钟和最小的等待时间从CCM中读取数据或者代码。官方文档说明了使用CCM的一些优势：比如将频繁读取的数据放到CCM，将中断函数放到CCM，这都能加快程序的执行速度。

## 如何使用 ##

### 使用方式一 ###

知道了这块特殊内存，那么我们怎么来使用他呢？常用Keil的人应该知道，在其配置中，有如下选项：  
![Keil SRAM2][]  
  在默认情况下，其中的IRAM2我们不选中，现在我们就可以选中该部分。这样，Keil在生产代码时，就会自动将变量分配到该部分RAM中了。具体的可以打开，Keil生成的`.map`文件看看。

Execution Region RW_IRAM2 (Base: 0x10000000, Size: 0x00005ce4, Max: 0x00010000, ABSOLUTE)
    
        Base Addr    Size         Type   Attr      Idx    E Section Name        Object
    
        0x10000000   0x00005ce4   Zero   RW        16003    .bss                ram2.o
    
    
        Execution Region RW_IRAM1 (Base: 0x20000000, Size: 0x0001b360, Max: 0x00020000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x000000c8])
    
        Base Addr    Size         Type   Attr      Idx    E Section Name        Object
    
        0x20000000   0x00000001   Data   RW          264    .data               pbuf.o
        0x20000001   0x00000001   Data   RW          909    .data               api_msg.o

> 注意：
> 
> 1.  如果仅仅定义几个变量，可能Keil不会将其放到该RAM中。
> 2.  我在用的时候，没有选中RAM2，Keil仍然把部分内存放到了RAM2中，不知为啥！

但是，这样就有一个问题：***由于其只能被内核访问，一旦Keil将例如DMA用的内存放到了该部分RAM中，那么DMA将不能工作！*** 那么怎么使用更合适呢?

### 使用方式二 ###

如前所说，直接让编译器自动分配貌似不太合适，所以我们可以自己指定分配的内存。这其中也有两种方式。  
  第一种依靠`分散加载文件(.sct)`，更强大，直接定义一个文件（例如，名字为 RAM2.c），将所有要放得变量均放到该文件中，然后如下修改分散加载文件。

LR_IROM1 0x0800C000 0x00100000  {     ; load region size_region
      ER_IROM1 0x0800C000 0x00100000  {   ; load address = execution address
       *.o (RESET, +First)				; 中断向量表
        *(InRoot$$Sections)
       .ANY (+RO) 
      }
    
      RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000  {   ; RW data
       .ANY (+RW +ZI)
      }
      ; 指定使用CCM
      RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  { 
       RAM2.O (RAM2,+RW +ZI)
      }
    }

还有一种方式就是直接使用编译器指令：`__attribute__`\+`at`。在定义变量时，如下即可：

UINT32 EventNum __attribute__((at(0x10000000))) = 0;

当然，这种方式也可以稍微变化一下，使用`__attribute__`\+`section`。给变量指定一个节区名字，然后在分散加载文件中指定节区位置。  
  如上处理编译后，可查看map文件对应部分内存中变量的分配了。

## 关于系统 ##

我这搞这部分的时候，正好用了FreeRTOS。于是就像既然这部分只能给内核访问，为了内存的合理利用，能不能直接将这部分内存给系统，剩下的给不就是想怎么用就怎么用了么？而且分给FreeRTOS 64KB的内存正好符合我的设计需要！  
  了解了上面的分散加载文件后，要将FreeRTOS放到RMA2中就非常简单了，根据使用的FreeRTOS的文件，只需要如下的分散加载文件即可。

RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  { 
      port.o (+RW +ZI)
      queue.o (+RW +ZI)
      tasks.o (+RW +ZI)
      heap_4.o (+RW +ZI)
      ; 其他的用到的FreeRTOS的.o文件
    }

这样就又有一个问题，如果使用动态申请的内存，则内存还是在RAM2中，如果传递给DMA时，则会出错！

> 注意：  
>   1. FreeRTOS中部分文件只有代码，没有数据(RW和ZI)，例如：list.c，这样就不能放到上面的分散加载文件中

### 注意事项 ###

*  需要了解ARM的分散加载文件。
 *  需要了解个别的编译器指令

## 参考文档 ##

*  STM32F407 Reference manual

[Structure]: /images/20220601/3f922c51ed854d688e43ee10b08d5611.png
[Keil SRAM2]: /images/20220601/a3a2e66f6a814cc19efdb8f8e79fd117.png