鸿蒙轻内核M核源码分析系列十六 MPU内存保护单元

本文主要分析鸿蒙轻内核MPU模块的的源码。本文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-M内核为例，均可以在开源站点 https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m 获取。鸿蒙轻内核支持的ARM Cortex-M芯片架构都支持MPU的，代码都是一样的，以kernel\arch\arm\cortex-m4\gcc\los_mpu.c为例进行讲解。

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1、MPU枚举、结构体定义和常用宏定义

1.1 MPU枚举、结构体定义

在文件kernel\arch\include\los_mpu.h定义MPU相关的结构体。

⑴处定义MPU内存区域的访问权限，有关访问权限见下图，或者可以访问官网https://developer.arm.com/documentation/dui0552/a/cortex-m3-peripherals/optional-memory-protection-unit/mpu-access-permission-attributes，特别是上述页面的表格Table 4.47. AP encoding了解更多。

⑵处定义MPU的是否可执行属性枚举，⑶处定义MPU内存区域是否可以共享属性枚举，⑷定义内存区域的类型属性枚举，⑸处的结构体用于定义MPU内存区域。

⑴ typedef enum {
        MPU_RW_BY_PRIVILEGED_ONLY = 0,
        MPU_RW_ANY = 1,
        MPU_RO_BY_PRIVILEGED_ONLY = 2,
        MPU_RO_ANY = 3,
    } MpuAccessPermission;

⑵  typedef enum {
        MPU_EXECUTABLE = 0,
        MPU_NON_EXECUTABLE = 1,
    } MpuExecutable;

⑶  typedef enum {
        MPU_NO_SHARE = 0,
        MPU_SHARE = 1,
    } MpuShareability;

⑷  typedef enum {
        MPU_MEM_ON_CHIP_ROM = 0,
        MPU_MEM_ON_CHIP_RAM = 1,
        MPU_MEM_XIP_PSRAM = 2,
        MPU_MEM_XIP_NOR_FLASH = 3,
        MPU_MEM_SHARE_MEM = 4,
    } MpuMemType;

⑸  typedef struct {
        UINT32 baseAddr;
        UINT64 size; /* armv7 size == 2^x (5 <= x <= 32)  128B - 4GB */
        MpuAccessPermission permission;
        MpuExecutable executable;
        MpuShareability shareability;
        MpuMemType memType;
    } MPU_CFG_PARA;

1.2 MPU宏

MPU外设的一些宏定义有HAL Drivers定义，比如对于Cortex-M4，位置为Drivers\CMSIS\Core\Include\core_cm4.h。MPU结构体定义如下，关于MPU寄存器的详细信息可以访问https://developer.arm.com/documentation/dui0552/a/cortex-m3-peripherals/optional-memory-protection-unit，查看页面上的Table 4.38. MPU registers summary，下图是MPU寄存器的官网表格截图，下文在讲解代码时会涉及MPU的各个寄存器。

#if defined (__MPU_PRESENT) && (__MPU_PRESENT == 1U)
  #define MPU_BASE          (SCS_BASE +  0x0D90UL)                    /*!< Memory Protection Unit */
  #define MPU               ((MPU_Type       *)     MPU_BASE      )   /*!< Memory Protection Unit */
#endif

另外，MPU支持8个