2019年08月26日 | 【STM32H7教程】第28章 STM32H7时间关键代码在ITCM执行的方法

28.1 初学者重要提示

学习本章节前，务必优先学习第25章，了解TCM，SRAM等五块内存区的基础知识，比较重要。

TCM : Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存 。ITCM用于指令，DTCM用于数据，特点是跟内核速度一样（400MHz），而片上RAM的速度基本都达不到这个速度（200MHz）。很多时候我们希望将需要实时性的程序和变量分别放在ITCM和DTCM里面执行，本章就是解决这个问题。

实现方法比较简单，基于MDK的Option选项设置下即可，无需操作分散加载。使用分散加载的好处是灵活，在设置复杂工程的内存映射方面比较方便。

实现这个功能的关键是要把所有程序都下载到Flash，系统上电后让MDK中的库函数去将所需的程序加载到RAM里面，用户不要自己去加载，太麻烦。如果用户自己去加载就得搞个bootloader加载应用程序到ITCM。这里所说的库函数是MDK里面的__main封装起来了。

28.2 简单实现方法

28.2.1 第1步，设置DTCM

设置DTCM空间，前0x400大小的空间用于中断向量表，所以这里从0x20000400开始，用于各种变量需求：

28.2.2 第2步，添加ITCM

ITCM的首地址是0x0000 0000，大小64KB：

28.2.3 第3步，选择在ITCM执行的代码

右击MDK分组，选择使用ITCM，这里设置了APP分组、BSP分组和SEGGER/HardFault分组。

以APP分组为例，设置方法如下：

BSP分组和SEGGER/HardFault分组也设置完毕后，可以看到小雪花标识

而进入main函数之前的所有代码，含main函数所在的文件main.c切不要设置，这个之前的代码我们都需要在flash里面执行。这些代码仅执行一次以后不会执行，所以不用管他们，之后的所有代码都可以放在ITCM里面。

28.2.4 第4步，复制中断向量表到DTCM

前面三步设置完毕后，将中断向量表从flash中复制到DTCM，主要存储的DTCM地址要0x200对齐。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: main

* 功能说明: 标准c程序入口。

* 形    参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

int main(void)

{

uint32_t *SouceAddr = (uint32_t *)FLASH_BANK1_BASE;

uint32_t *DestAddr =  (uint32_t *)D1_DTCMRAM_BASE;

memcpy(DestAddr, SouceAddr, 0x400);

/* 设置中断向量表到ITCM里面 */

SCB->VTOR = D1_DTCMRAM_BASE;

MainRAM();

}

至此就设置完毕了，另外注意以下两点：

  不限制设置分组，单独设置一个C文件也是可以的。

  如果大家将HAL_Driver分组也放在了ITCM里面，会有如下警告，这个不用管，是删除了冗余函数。

28.3 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V7-007_时间关键代码在ITCM执行的超简单方法

实验目的：

学习时间关键代码在ITCM执行的超简单方法，同时中断向量表和变量放DTCM。

实验内容：

系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。

启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。

实验操作：

K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。

K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：

  系统栈大小分配：

  RAM空间用的DTCM：

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: bsp_Init

* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次

* 形    参：无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void bsp_Init(void)

{

    /* 配置MPU */

MPU_Config();

/* 使能L1 Cache */

CPU_CACHE_Enable();

/* 

       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:

   - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。

   - 设置NVIV优先级分组为4。

*/

HAL_Init();

/* 

       配置系统时钟到400MHz

       - 切换使用HSE。

       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。

    */

SystemClock_Config();

/* 

   Event Recorder：

   - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。

   - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章

*/

#if Enable_EventRecorder == 1  

/* 初始化EventRecorder并开启 */

EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);

EventRecorderStart();

#endif

bsp_InitKey();    /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */

bsp_InitTimer();  /* 初始化滴答定时器 */

bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */

bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */

bsp_InitLed();    /* 初始化LED */

}

  MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: MPU_Config

* 功能说明: 配置MPU

* 形    参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void MPU_Config( void )

{

MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

/* 禁止 MPU */

HAL_MPU_Disable();

/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */

MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;

MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;

MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;

MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;

MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;

MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */

MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;

MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;

MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;

MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;

MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;

MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

/*使能 MPU */

HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);

}

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: CPU_CACHE_Enable

* 功能说明: 使能L1 Cache

* 形    参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void CPU_CACHE_Enable(void)

{

/* 使能 I-Cache */

SCB_EnableICache();

/* 使能 D-Cache */

SCB_EnableDCache();

}

  主功能：

主程序实现如下操作：

  系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。

  启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。

  K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。

  K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: main

* 功能说明: 标准c程序入口。

* 形    参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

int main(void)

{

uint32_t *SouceAddr = (uint32_t *)FLASH_BANK1_BASE;

uint32_t *DestAddr =  (uint32_t *)D1_DTCMRAM_BASE;

memcpy(DestAddr, SouceAddr, 0x400);

/* 设置中断向量表到ITCM里面 */

SCB->VTOR = D1_DTCMRAM_BASE;

MainRAM();

}

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: MainRAM

* 功能说明: c程序入口

* 形    参: 无

* 返 回 值: 错误代码(无需处理)

*********************************************************************************************************

*/

int MainRAM(void)

{

uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */

bsp_Init(); /* 硬件初始化 */

PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */

PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */

bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

bsp_SetTIMforInt(TIM6, 10000, 2, 0); /* 设置为10KHz频率定时器中断*/

/* 进入主程序循环体 */

while (1)

{

bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

/* 判断定时器超时时间 */

if (bsp_CheckTimer(0))

{

/* 每隔100ms 进来一次 */  

bsp_LedToggle(2);

}

/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */

ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */

if (ucKeyCode != KEY_NONE)

{

switch (ucKeyCode)

{

case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，开启TIM6的周期性中断*/

TIM6->DIER |= TIM_IT_UPDATE;

break;

case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，关闭TIM6的周期性中断*/

TIM6->DIER &= ~TIM_IT_UPDATE;

break;

default:

/* 其它的键值不处理 */

break;

}

}

}

}

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: TIM6_DAC_IRQHandler

* 功能说明: TIM6定时中断服务程序

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void TIM6_DAC_IRQHandler(void)

{

if((TIM6->SR & TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)

{

/* 清除更新标志 */

TIM6->SR = ~ TIM_FLAG_UPDATE;

/* 翻转FMC扩展引脚20和23脚 */

HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);

HC574_TogglePin(GPIO_PIN_20);

}

}

28.4 总结

本章节就为大家交流这么多，对速度有要求的应用部分，建议使用ITCM和DTCM来达到最高性能。