STM32 之 Core Coupled Memory(CCM)内存

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参考文章:http://bbs.elecfans.com/jishu_1107071_1_1.html

http://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-602255-1-1.html

 

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

STM32 之 Core Coupled Memory(CCM)内存_第1张图片

  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,所以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(www.stmcu.com.cn网站上可以下载到AN4296的中文版本)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:

STM32 之 Core Coupled Memory(CCM)内存_第2张图片

  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

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