对CMSIS的学习（第4-5部分）

四、为 Armv8-M 使用 TrustZone

1. 关于Armv8-M

   • 历史

   
   
   

   • STM32L5系列使用M33内核，LPC55S系列使用M33内核，GD32E23系列使用M23内核，这些处理器都是基于ARMv8-M架构

2. 关于TrustZone

   • TrustZone是ARM为了防止设备有效资源被拷贝、破坏或篡改，防止被恶意攻击，对资产包括有形和无形资产进行，以防止恶意软件、硬件监视、硬件干预等方式破坏或获取设备信息
   • ARMv8-M比较重视安全，TrustZone是ARMv8-M的一项新安全技术（硬件层面）
   • TrustZone 将软件硬件部分分为安全世界和正常世界，正常世界器件不可访问安全世界区域器件、存储空间等
   • TrustZone近几年才用在对安全要求比较高的比如支付、数字版权、物联网等方面
   • 目前暂时没有多少嵌入式芯片支持TrustZone，暂不展开讲解，具体移植参见，例子

五、CMSIS-核心设备模板

1. 模板包含以下内容

1. 核心外设的寄存器名称和核心异常向量的名称
2. 访问核心外设、特殊 CPU 指令和 SIMD 指令的函数（用于 Cortex-M4 和 Cortex-M7）
3. 通用启动代码和系统配置代码

2. 一些文件路径

1. 模板文件路径： .\CMSIS\Core\Include，例其中的core_cm4.h定义内核外设并提供访问内核寄存器的辅助函数
2. 与设备相关的 CMSIS-Core 文件： .\Device\ARM，包括CMSIS-Core 处理器文件，示例设备在 CMSIS-Pack 描述文件ARM.CMSIS.pdsc中定义，例ARM Cortex–M4-ARMCM4-FP–具有浮点硬件的基于 Cortex-M4 的设备

3. 模板文件

1. 芯片供应商应对模板文件进行扩展，以反映实际设备和设备外围设备

2. 芯片供应商需将以下信息添加到这些模板文件中

   1. 设备外设访问层，为特定设备的外设提供定义
   2. Access Functions for Peripherals（可选），提供额外的帮助函数来访问特定于设备的外设
   3. 启动文件中特定于设备的中断向量

3. 常用模板文件（本章4-8为对这些文件的描述）

4. 以ToDo:开头的是注释，用于描述所需的修改

4. 启动文件 startup_<设备>.c

1. Armv8-M和Armv7-M的这个文件不一样

2. 启动文件依赖于 CMSIS 编译器头文件中指定的特定编译器预处理器定义，例，__INITIAL_SP

3. __NO_RETURN：C11函数说明符，表明调用完成后函数不返回主调函数，以便编译器在优化时去掉不必要的函数返回代码，#define __NO_RETURN attribute((noreturn))

4. __GNUC__指的是GCC的版本

5. __INITIAL_SP：栈顶地址

 Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit
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7. __STACK_LIMIT：栈底（主堆栈指针限制值）

8. __set_MSPLIM：将给定值分配给主堆栈指针限制 ，仅适用于Armv8-M架构

9. __PROGRAM_START()：进入用户应用程序或库启动的入口函数，类似LDR R0, =__main

10. __main() 和 main()：__main()是编译系统提供的一个函数，负责完成库函数的初始化和初始化应用程序执行环境，最后自动跳转到main()，慎用__main()

  1. __main()：完成代码和数据的拷贝，并把 ZI 数据区清零。代码拷贝可将代码拷贝到另外一个映射空间并执行 (例如将代码拷贝到 RAM 执行)； 数据拷贝完成 RW 段数据赋值；数据区清零完成 ZI 段数据赋值。以上的代码和分散加载文件密切相关。
  2. _rt_entry()：进行 STACK 和 HEAP 等的初始化。最后_rt_entry跳进 main()函数入口。当 main()函数执行完后， _rt_entry 又将控制权交还给调试器。
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11. __VECTOR_TABLE_ATTRIBUTE：用于定义静态（编译器时）中断向量表，例如将表标记为已使用并强制将其放入特定的链接器部分

12. NMI_Handler：不可屏蔽中断

5. 分散加载文件_ac<5|6>.sct

1. scatter：文本文件，它可以用来描述ARM连接器生成映像文件时所需要的信息

2. 文件内容和名字不一定和上面一样，例rt-thread的link.sct

3. 在keil中查看sct路径方法：

6. 系统配置文件 system_.c 和 system_.h

1. system_.c存放时钟或者PLL预分频相关内容，比如system_gd32f4xx.c的system_clock_config()
2. system_.c也可以由供应商添加其它功能，比如电源配置

7. 设备头文件

1. 对应到GD32文件就是gd32f4xx.h
2. 有一些定义比如__CM4_REV，如果没有在gd32f4xx.h中定义为1，会在core_CM4中有默认定义0
3. 中断号定义：负 IRQn 值表示处理器内核异常（内部中断），正 IRQn 值表示特定于设备的异常（外部中断）
4. 处理器和核心外设的配置：通过#define定义每个处理器内核的可能值，不同内核有自己的一组定义，比如core_cm4.h和core_cm7.h不一样
5. CMSIS 版本和处理器信息：例__CM4_CMSIS_VERSION，#define __CORTEX_M (4U)
6. 设备外设访问层：可能包含访问设备特定外设的功能，比如gd32f4xx.h的各个外设基地址

8. TrustZone 设置：partition_<设备>.h

1. Armv8-M相关暂时用不到，关于安全相关的配置，暂不展开