34、Cortex - M RTOS内存保护与安全特性详解

Cortex - M RTOS内存保护与安全特性详解

1. 空间隔离与MPU保护区域

当Cortex - M处理器配置为特权/非特权访问模式后，可利用内存保护单元（MPU）将该执行模式扩展到微控制器的所有资源上。在实时操作系统（RTOS）中，应用代码由线程和相关驱动组成。FuSa RTX允许创建内存保护区域，为系统内不同软件组件提供空间隔离。

除Cortex - M0外，大多数Cortex - M处理器在硅供应商设计微控制器时可配备MPU。MPU能定义对不同内存区域和外设的访问保护。FuSa RTX可定义内存保护区域，它是由多个具有特定访问权限的内存区域（闪存、RAM和外设）组成的集合。每个RTOS线程会被分配到一个内存保护区域，确保其完全封装在自己的设备资源中，同时也可声明共享内存区域，通常包含支持线程间通信的全局RTOS对象，如邮件队列。任何试图访问其内存保护区域之外的区域都将导致系统故障。

在架构设计阶段，需将微控制器资源逻辑划分为不同区域（RAM和外设），并分配给具有相同完整性级别的不同进程（RTOS线程和驱动），这些内存资源集合称为区域。这意味着在项目中，要在链接脚本文件中定义和管理每个区域，并在源代码中为不同的RTX对象静态分配RAM到合适的区域。运行时，应用代码还需配置MPU区域以隔离活动区域资源。由于可用的MPU区域数量有限，RTOS内核在进行线程切换时也必须重新配置MPU区域，以确保内存保护区域配置正确。虽然可以手动完成这些配置，但容易出错。幸运的是，CMSIS区域规范定义了一种模板标记语言和实用工具，可图形化设计和更新整体内存配置，然后自动生成必要的链接脚本文件和MPU配置代码。为了更好地理解，下面先介绍手动设置配置的方法。

2. 定义内