TB3179 メモリ保護ユニット (MPU) の設定方法はじめにメモリ保護ユニット (MPU) は Cortex -M7 コアがメモリ保護のために備えているオプションのコンポーネントです MPU はメモリマップを分割しそれぞれにアクセス権とルールを設定します本書では Cortex-M7 ベー

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れんまたけはな
6 years ago
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1 メモリ保護ユニット (MPU) の設定方法はじめにメモリ保護ユニット (MPU) は Cortex -M7 コアがメモリ保護のために備えているオプションのコンポーネントです MPU はメモリマップを分割しそれぞれにアクセス権とルールを設定します本書では Cortex-M7 ベースの Microchip 社製 MCU で MPU メモリ領域を設定する方法を説明します MPU の特長は以下の通りです知的財産への侵害を防ぐために信頼できないアプリケーションからの保護メモリ領域へのアクセスを防ぎますユーザアプリケーションによるオペレーティングシステムが使っているデータの破壊を防ぎますタスクが他のデータへアクセスしないようブロックする事で処理タスク間でデータを分離します重要なデータを保護するためにメモリ領域を読み出し専用として定義できます予期せぬメモリアクセスを検出します MPU が提供する主な機能は以下の通りですメモリの保護周辺モジュールの保護特権コードのアクセスに対する保護 DS A_JP - p. 1

Cortex-M7 の MPU 1. Cortex-M7 の MPU Cortex-M7 デバイスの MPU オプションはシステム空間の 8 から 16 のメモリ領域を保護するために使います下図に MPU 領域に基づいた Cortex-M7 ベース MCU のメモリインターフェイスを示します製品別のメモリマッピング詳細は各デバイスのデータシートを参照してください図 1-1.

2 Cortex-M7 の MPU 1. Cortex-M7 の MPU Cortex-M7 デバイスの MPU オプションはシステム空間の 8 から 16 のメモリ領域を保護するために使います下図に MPU 領域に基づいた Cortex-M7 ベース MCU のメモリインターフェイスを示します製品別のメモリマッピング詳細は各デバイスのデータシートを参照してください図 1-1. Cortex-M7 ベース MCU のメモリインターフェイス MPU はメモリユニットの領域ごとに機能を提供します領域とはメモリマップの一部であり個別にアクセスルールがありますメモリタイプと属性が領域にアクセスした際の挙動を決めます各メモリ領域には個別に属性を設定できますメモリ領域がオーバーラップする場合メモリアクセスは最も大きな番号の領域に指定された属性が優先されます MPU 領域の設定ではメモリタイプメモリ領域タイプ属性を指定します MPU には多数のレジスタがあります Cortex-M7 MPU レジスタの一覧は infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0646a/bihjjaba.html を参照してください DS A_JP - p. 2

3 Cortex-M7 MCU での MPU の設定 2. Cortex-M7 MCU での MPU の設定システムには以下のメモリタイプがありますノーマル : データまたはコードのメモリ空間を示します ( フラッシュ SRAM 等 ) デバイス : メモリにマッピングされた周辺モジュールを示します (USBHSRAM 等 ) ストロングリオーダ : アクセスが常にプログラムの順序に従うメモリを示します (EBI TCM 等 ) メモリ領域には以下の属性があります共有可 / 不可 (S) キャッシュ可 / 不可 (C) メモリアクセスパーミッション (AP) 命令フェッチのアクセス (XN) TEX と B は別のビットフィールドであり上のビットフィールドと組み合わせて各 MPU メモリ領域の属性を定義します図 2-1. メモリ領域の属性属性ビットフィールドの詳細はを参照してください Cortex-M7 ベース MCU のメモリマッピングは一般メモリ空間を定義します各メモリ空間には論理操作に対する明確なメモリタイプが与えられていますこれらは MPU 領域属性レジスタのメモリタイプビットの既定値ですまた MPU システムの基本的な設計原理でもあります Cortex-M7 ベース MCU の基本的なメモリアクセスの挙動についてはメモリ領域の属性を参照してくださいメモリタイプの全ての領域属性はこの表に従う必要があります例えば周辺領域は非 XN タイプとしては設定できず常にデバイスタイプキャッシュ不可実行不可として設定します DS A_JP - p. 3

4 Cortex-M7 MCU での MPU の設定ソフトウェアの実装 MPU レジスタは使う前にプログラミングして有効にしますこれは通常システム起動後ターゲット MCU で実行するアプリケーションの初期化フェイズで行います MPU は以下の 3 ステップで設定します 1. メモリ領域を選択する 2. 選択したメモリ領域の属性 (TEX S C B AP XN) を設定する有効な全てのメモリ領域に上の 2 つのステップを繰り返す 3. MPU を有効にする必要なパーミッションなしでメモリの領域へアクセスされた場合メモリ管理フォルトが発生しますメモリ管理フォルトの例外は MPU モジュールを有効にする前に設定します不正アクセスが検出された場合システムはメモリ管理フォルトハンドラに移行しますシステム制御ブロック (SCB) のシステムハンドラ制御および状態レジスタ (SHCSR) を使って MemManage フォルトの例外を有効にします詳細はを参照してくださいフロー図以下のフローチャートに MPU 領域を設定するステップの概要を示します 1. MPU->RNR レジスタを使って MPU 領域を選択する 2. MPU->RNR で選択した MPU 領域のベースアドレスを MPU->RBAR レジスタに書き込む 3. MPU->RNR で選択した MPU 領域の属性を MPU->RASR レジスタに書き込む 4. MPU->CTRL レジスタで MPU を有効にする DS A_JP - p. 4

5 Cortex-M7 MCU での MPU の設定図 2-2.MPU 設定のフロー DS A_JP - p. 5

6 MPU 領域の更新 3. MPU 領域の更新 MPU 領域属性は各種要件を満たすために実行時に更新できます領域の属性を更新するには以下の操作が必要です属性を変更する前に領域を無効にします予期せぬ挙動を避けるために更新の前に割り込みルーチンを無効にします MPU レジスタへのアクセスはアライメントされている必要があります MPU を更新する前に未処理のメモリ転送を終了する DSB と ISB 命令を実行しますメモリバリアの挙動は例外エントリで自動的に発生して復帰するため更新手順が例外ハンドラで発生する場合メモリバリア命令は不要です DS A_JP - p. 6

7 MPU の設定のヒント 4. MPU の設定のヒントヒント : 1. プロセッサは MPU レジスタへのアライメントされていないアクセスをサポートしていません MPU レジスタはアライメントされたワードアクセスのみサポートしています 2. MPU がプログラミング済みの場合前回の領域設定が新しい MPU 設定に影響しないように未使用領域を無効にします 3. 割り込みハンドラがアクセスする可能性のある領域の属性を更新する前に割り込みを無効にします DS A_JP - p. 7

8 参考文献 5. 参考文献 based-microcontroller_application-note.pdf DS A_JP - p. 8

9 Microchip 社のウェブサイト Microchip 社は自社が運営するウェブサイト ( を通してオンラインサポートを提供しています当ウェブサイトではお客様に役立つ情報やファイルを簡単に見つけ出せます一般的なインターネットブラウザから以下の内容がご覧になれます製品サポート - データシートとエラッタアプリケーションノートとサンプルプログラム設計リソースユーザガイドとハードウェアサポート文書最新のソフトウェアと過去のソフトウェア一般的技術サポート - よく寄せられる質問 (FAQ) 技術サポートのご依頼オンラインディスカッショングループ Microchip 社のコンサルタントプログラムおよびメンバーリストご注文とお問い合わせ - 製品セレクタと注文ガイド最新プレスリリースセミナー / イベントの一覧お問い合わせ先 ( 営業所 / 販売代理店 ) の一覧お客様向け変更通知サービス Microchip 社のお客様向け変更通知サービスはお客様に Microchip 社製品の最新情報をお届けするサービスですご興味のある製品ファミリまたは開発ツールに関する変更更新リビジョンエラッタ情報をいち早くメールにてお知らせします Microchip 社ウェブサイト ( にアクセスし [DESIGN SUPPORT] メニューの下の [Product Change Notification] からご登録くださいカスタマサポート Microchip 社製品をお使いのお客様は以下のチャンネルからサポートをご利用頂けます販売代理店または販売担当者各地の営業所技術サポートサポートは販売代理店までお問い合わせくださいもしくは弊社までご連絡ください本書の最後のページに各国の営業所の一覧を記載しています技術サポートは以下のウェブページからもご利用になれます Microchip 社のデバイスコード保護機能 Microchip 社製デバイスのコード保護機能について以下の点にご注意ください Microchip 社製品は該当する Microchip 社データシートに記載の仕様を満たしています Microchip 社では通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合 Microchip 社製品のセキュリティレベルは現在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えていますしかしコード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です弊社の理解ではこうした手法は全て Microchip 社データシートにある動作仕様書以外の方法で Microchip 社製品を使用する事になりますこのような行為は知的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます DS A_JP - p. 9

10 Microchip 社はコードの保全性に懸念を抱いているお客様と連携し対応策に取り組んでいきます Microchip 社を含む全ての半導体メーカーで自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありませんコード保護機能とは Microchip 社が製品を解読不能として保証するものではありませんコード保護機能は常に進歩しています Microchip 社では常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます Microchip 社のコード保護機能の侵害はデジタルミレニアム著作権法に違反しますそのような行為によってソフトウェアまたはその他の著作物に不正なアクセスを受けた場合デジタルミレニアム著作権法の定める所により損害賠償訴訟を起こす権利があります法律上の注意点本書に記載されているデバイスアプリケーション等の情報はユーザの便宜のためにのみ提供されるものであり更新によって無効とされる事がありますお客様のアプリケーションが仕様を満たす事を保証する責任はお客様にあります Microchip 社は明示的暗黙的書面口頭法定のいずれであるかを問わず本書に記載されている情報に関して状態品質性能商品性特定目的への適合性をはじめとするいかなる類の表明も保証も行いません Microchip 社は本書の情報およびその使用に起因する一切の責任を否認します Microchip 社の明示的な書面による承認なしに生命維持装置あるいは生命安全用途に Microchip 社の製品を使用する事は全て購入者のリスクとしまた購入者はこれによって発生したあらゆる損害クレーム訴訟費用に関して Microchip 社は擁護され免責され損害をうけない事に同意するものとします暗黙的あるいは明示的を問わず Microchip 社が知的財産権を保有しているライセンスは一切譲渡されません商標 Microchip 社の名称とロゴ Microchip ロゴ AnyRate AVR AVR ロゴ AVR Freaks BeaconThings BitCloud CryptoMemory CryptoRF dspic FlashFlex flexpwr Heldo JukeBlox KeeLoq KeeLoq ロゴ Kleer LANCheck LINK MD maxstylus maxtouch MediaLB megaavr MOST MOST ロゴ MPLAB OptoLyzer PIC picopower PICSTART PIC32 ロゴ Prochip Designer QTouch RightTouch SAM-BA SpyNIC SST SST ロゴ SuperFlash tinyavr UNI/O XMEGA は米国およびその他の国における Microchip Technology Incorporated の登録商標です ClockWorks The Embedded Control Solutions Company EtherSynch Hyper Speed Control HyperLight Load IntelliMOS mtouch Precision Edge Quiet-Wire は米国における Microchip Technology Incorporated 社の登録商標です Adjacent Key Suppression AKS Analog-for-the-Digital Age Any Capacitor AnyIn AnyOut BodyCom chipkit chipkit ロゴ CodeGuard CryptoAuthentication CryptoCompanion CryptoController dspicdem dspicdem.net Dynamic Average Matching DAM ECAN EtherGREEN In-Circuit Serial Programming ICSP Inter-Chip Connectivity JitterBlocker KleerNet KleerNet ロゴ Mindi MiWi motorbench MPASM MPF MPLAB Certified ロゴ MPLIB MPLINK MultiTRAK NetDetach Omniscient Code Generation PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail PureSilicon QMatrix RightTouch ロゴ REAL ICE Ripple Blocker SAM-ICE Serial Quad I/O SMART-I.S. SQI SuperSwitcher SuperSwitcher II Total Endurance TSHARC USBCheck VariSense ViewSpan WiperLock Wireless DNA ZENA は米国およびその他の国における Microchip Technology Incorporated の商標です SQTP は米国における Microchip Technology Incorporated のサービスマークです DS A_JP - p. 10

11 Silicon Storage Technology は米国以外の国における Microchip Technology Inc. の登録商標です GestIC は米国以外の国における Microchip Technology Inc. の子会社である Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG の登録商標ですその他の商標は各社に帰属します 2017, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved. ISBN: DNV による品質管理システム認証 ISO/TS Microchip 社では Chandler および Tempe( アリゾナ州 ) Gresham( オレゴン州 ) の本部設計部およびウェハー製造工場そしてカリフォルニア州とインドのデザインセンターが ISO/TS-16949:2009 認証を取得しています Microchip 社の品質システムプロセスおよび手順は PIC MCU および dspic DSC KEELOQ コードホッピングデバイスシリアル EEPROM マイクロペリフェラル不揮発性メモリアナログ製品に採用されていますさらに開発システムの設計と製造に関する Microchip 社の品質システムは ISO 9001:2000 認証を取得しています DS A_JP - p. 11

12 各国の営業所とサービス北米アジア / 太平洋アジア / 太平洋ヨーロッパ本社アジア太平洋支社中国 - 厦門オーストリア - ヴェルス 2355 West Chandler Blvd. Suites , 37th Floor Tel: Tel: Chandler, AZ Tower 6, The Gateway Fax: Fax: Tel: Harbour City, Kowloon 中国 - 珠海デンマーク - コペンハーゲン Fax: 香港 Tel: Tel: 技術サポート : Tel: Fax: Fax: Fax: インド - バンガロールフィンランド - エスポーサポートオーストラリア - シドニー Tel: Tel: URL: Tel: Fax: フランス - パリ Fax: インド - ニューデリー Tel: アトランタ中国 - 北京 Tel: Fax: Duluth, GA Tel: Fax: フランス - サンクルー Tel: Fax: インド - プネ Tel: Fax: 中国 - 成都 Tel: ドイツ - ガーヒングオースティン TX Tel: 日本 - 大阪 Tel: Tel: Fax: Tel: ドイツ - ハーンボストン中国 - 重慶 Fax: Tel: Westborough, MA Tel: 日本 - 東京ドイツ - ハイルブロン Tel: Fax: Tel: Tel: Fax: 中国 - 東莞 Fax: ドイツ - カールスルーエシカゴ Tel: 韓国 - 大邱 Tel: Itasca, IL 中国 - 広州 Tel: ドイツ - ミュンヘン Tel: Tel: Fax: Tel: Fax: 中国 - 杭州韓国 - ソウル Fax: ダラス Tel: Tel: ドイツ - ローゼンハイム Addison, TX Fax: Fax: または Tel: Tel: 中国 - 香港 SAR イスラエル - ラーナナ Fax: Tel: マレーシア - クアラルンプール Tel: デトロイト Fax: Tel: イタリア - ミラノ Novi, MI 中国 - 南京 Fax: Tel: Tel: Tel: マレーシア - ペナン Fax: ヒューストン TX Fax: Tel: イタリア - パドヴァ Tel: 中国 - 青島 Fax: Tel: インディアナポリス Tel: フィリピン - マニラオランダ - ドリューネン Noblesville, IN Fax: Tel: Tel: Tel: 中国 - 上海 Fax: Fax: Fax: Tel: シンガポールノルウェー - トロンハイム Tel: Fax: Tel: Tel: ロサンゼルス中国 - 瀋陽 Fax: ポーランド - ワルシャワ Mission Viejo, CA Tel: 台湾 - 新竹 Tel: Tel: Fax: Tel: ルーマニア - ブカレスト Fax: 中国 - 深圳 Fax: Tel: Tel: Tel: 台湾 - 高雄スペイン - マドリッドローリー NC Fax: Tel: Tel: Tel: 中国 - 武漢台湾台北 Fax: ニューヨーク NY Tel: Tel: スウェーデン - ヨーテボリ Tel: Fax: Fax: Tel: サンノゼ CA 中国 - 西安タイ - バンコクスウェーデン - ストックホルム Tel: Tel: Tel: Tel: Tel: Fax: Fax: イギリス - ウォーキンガムカナダ - トロント Tel: Tel: Fax: Fax: DS A_JP - p. 12

TB3172 Cortex -M7 マイクロコントローラの XDMAC を使ってオーディオアプリケーションにピンポンバッファリングを実装する方法はじめにオーディオシステムアプリケーションではリアルタイムシステムに関する代表的なプロデューサ / コンシューマ問題が発生する可能性がありますタイミ

TB3172 Cortex -M7 マイクロコントローラの XDMAC を使ってオーディオアプリケーションにピンポンバッファリングを実装する方法はじめにオーディオシステムアプリケーションではリアルタイムシステムに関する代表的なプロデューサ / コンシューマ問題が発生する可能性がありますタイミ Cortex -M7 マイクロコントローラの XDMAC を使ってオーディオアプリケーションにピンポンバッファリングを実装する方法はじめにオーディオシステムアプリケーションではリアルタイムシステムに関する代表的なプロデューサ / コンシューマ問題が発生する可能性がありますタイミングの制約にはレイテンシサンプリングレートサンプリング期間リアルタイム応答等があります通常オーディオのタイミング問題に対するソリューションを実装するには