关键字：STM32N6，TCM，FLEXRAM，HardFault

1. 引言

客户在使用STM32N6开发的过程中，遇到了访问DTCM时产生Hard Fault的问 题。在本文中，我们使用IAR V9.40.2对STM32N6 FSBL工程进行测试，复现问题，解 释原因并给出了解决办法，供遇到该问题的客户参考。另外请注意STM32N6 BootROM 是安全启动，意味着其跳转的FSBL总是安全的，文中的内存地址（DTCM, ITCM）使用 的均是安全地址。

2. DTCM 访问Hard Fault

2.1. 复现问题

STM32N6 中DTCM基础区的安全地址为0x3000 000。下面是一段简单的测试程 序。在一个简单的FSBL工程的main.c文件中，声明pDTCMData，unsigned int32 数 据指针，指向DTCM内存首地址，用来访问DTCM，32位数据访问可以避开由于数据未 对齐产生Hardfault问题。代码如下：

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/ 
/* USER CODE BEGIN 0 */ 
uint32_t *pDTCMData = (uint32_t*)0x30000000; 
uint16_t nCnt = 0; 
uint32_t dDTCM; 
/* USER CODE END 0 */ 
/** 
* @brief  The application entry point. 
* @retval int 
*/ 
int main(void) 
{ 
… …
/* Configure the system clock */ 
SystemClock_Config(); 
/* USER CODE BEGIN SysInit */ 
for (nCnt = 0; nCnt < 32*1024; nCnt++) 
{ 
dDTCM = *pDTCMData++;   
#直接访问DTCM,产生HardFault. 
}

测试过程中，当读取DTCM数据时，很容易产生Hard Fault中断。当Hard Fault中 断产生时，查看Cortex-M55内核寄存器AFSR（Auxiliary Fault Status Register，见下 图1），可以看到PECC(17位)为1，查阅手册PM0273（STM32 Cortex®-M55 MCUs programming manual），该位的解释为“Precise fault caused by uncorrectable ECC error”类型为RO, 即读取内存（TCM）时产生了ECC校验错误。

图1. STM32N6 Cortex-M55 内核寄存器AFSR

STM32N6 Cortex-M55 TCM管理接口中, DTCM基础区与ITCM基础区都带有ECC 校验，这正是我们测试时产生Hard Fault的原因。在上电复位时，DTCM基础区和 ITCM基础区中的数据是随机的，未做数据清除或数据初始化，直接读取时，不可纠正 ECC 错误是有极大概率发生的，并由此引发Hard Fault中断。内存访问造成Hard Fault 的原因可能还有其它方面，比方内存对齐错误，我们的测试并非这种情况。除此之外，需 要注意的一种场景是PPOISON @AFSR标志位为1的情况，也是由于内存访问硬件错误 造成的。有关更多AFSR状态寄存器的信息，可以参考ARM 官方资料：Arm Cortex M55 Processor Technical Reference Manual r0p2

 2.2. 解决办法

在“\EWARM\startup_stm32n657xx_fsbl.s中添加下面代码（黄色部分）， 用于清零DTCM，注意STM32N6手册中，DTCM基础区的大小为128K Bytes。

Reset_Handler 
 
        LDR     LR, =0xFFFFFFFF 
        LDR     R0, =sfb(CSTACK) 
        MSR     MSPLIM, R0               ; Set Stack Pointer Limit 
        LDR     SP, =sfe(CSTACK)         ; Set Stack Pointer 
 
        ; 清零DTCM ~  
        LDR     R0, =0x30000000   ; DTCM 地址为0x30000000 
        LDR     R1, =128*1024     ; 清零字节数 
        LDR     R2, =0x0 
        BL      Clear_DTCM        ; 调用清零函数Clear_DTCM 
 
        LDR     R0, =SystemInit 
        BLX     R0 
        LDR     R0, =__iar_program_start 
        BX      R0 
 
        PUBWEAK NMI_Handler 
        SECTION .text:CODE:NOROOT:REORDER(1) 
 
Clear_DTCM  ;用于清零DTCM ~ 
        STR R2, [R0] 
        ADD R0, R0, #4 
        CMP R0, R1 
        BCC Clear_DTCM 
 
NMI_Handler 
        B NMI_Handler

使用如上代码，对DTCM进行清零（或初始化）后，main函数中的DTCM访问正常，可读可写，多次测试，Hard Fault问题得以消除。

2.3. TCM

除了DTCM，STM32N6的ITCM基础区同样带ECC校验，其安全地址为0x1000 0000, 大小为64K Bytes，访问前也需要先初始化它。STM32N6使用的是 Cortex-M55 内核，该内核的TCM 接口包括一个 39 位（32 个有效数据位 + 7 个 ECC 保护位）ITCM 和四个并行 39 位 DTCM接口。STM32N6中内嵌的RAM（AXI访问）的前半部分中的 FlexRAM（400KB）可以灵活扩展为ITCM和DTCM，见下图2（图中的地址是非安全地 址，FSBL中访问时需要变换为安全地址，扩展DTCM的起始地址为0x3002 0000，扩展 ITCM的开始地址为0x1001 0000）。如果将FlexRAM扩展为ITCM和DTCM，由于内 核接口是带ECC的接口，在读取这两部分TCM扩展区时，也需要注意内存访问硬件故障 问题，即需要对其进行初始化（可以参考HAL API HAL_RAMCFG_StartECC了解 扩展 TCM ECC的使用）。

图2. STM32N6 FelxRAM 扩展

3. 小结

本文介绍了STM32N6 TCM访问时产生内存访问硬件故障并引发Hard Fault中断的 原因与解决方法，需要注意的还包括FlexRAM 的扩展TCM情况。由于STM32N6中 Cortex-M55 内核TCM接口为39位接口（32 个有效数据位 + 7 个 ECC 校验位），上 电复位后TCM数据随机性会造成直接读取时的ECC错误，因此需要在读取TCM前进行 初始化，请使用时加以注意。

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