STM32H7的L1-缓存行为

Question

我在玩STM32H753的L1缓存。

我想要做的是激发-on的目的-缓存和内存之间的不一致性如下：

• 将SRAM区域设置为可写缓存。
• 启用数据缓存
• 向内存中的变量写入某些内容，->数据将同时写入缓存和内存。
• 禁用缓存而不使其失效
• 向相同的变量->写入其他内容，只有内存将被修改，而不是缓存。
• 再次启用缓存，而不使其无效
• 读取内存->我希望读取的是旧值，而不是新值，因为此时缓存中应该有命中，因为缓存行应该仍然有效，并且应该仍然包含旧值？

以下是代码：

volatile uint32_t someDummyVariable ;
int main(void)
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    HAL_Init();

    /* Configure the MPU attributes as Write-through for SRAM */
    HAL_MPU_Disable();
    MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x20000000;
    MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_32MB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;    // -> means write through ?
    MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* Configure the MPU attributes as WT for the Flash */
    MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x08000000;
    MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_16MB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_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);  

    HAL_MPU_Enable(MPU_HARDFAULT_NMI);


    SCB_EnableDCache();

    // write something in a variable in RAM -> thanks to write-through attribute 
    // it will be copied to real RAM, not only to the cache
    someDummyVariable = 0x12345678;

    // disable cache without invalidating it
    SCB->CSSELR = 0U;                       /* select Level 1 data cache */
    __DSB();
    SCB->CCR &= ~(uint32_t)SCB_CCR_DC_Msk;  /* disable D-Cache */
    __DSB();
    __ISB();

    // write something else to RAM -> will NOT be written to cache
    someDummyVariable = 0xAAAAAAAA;

    // enable cache again (without invalidating or cleaning it)
    __DSB();
    SCB->CCR |=  (uint32_t)SCB_CCR_DC_Msk;  /* enable D-Cache */
    __DSB();
    __ISB();

    // now we should read the old value that is still in the cache
    if ( someDummyVariable != 0x12345678 )
    {
        __NOP();
    }

用Keil 5，-O0编译。变量写是通过STR完成的(我的意思是:据我所知，没有奇怪的CPU优化)。

我检查了MPU寄存器值，RAM变量的地址(实际上在MPU区域内)。

算法和/或代码中有什么问题吗？

编辑:修复MPU配置

Answer 1

您正在尝试启用/禁用DTCMRAM的缓存，该缓存从地址0x200000000开始。然而，DTCMRAM是紧密耦合的内存。它直接连接到Cortex-M7内核，是，而不是缓存后面的。您可以在(参考手册)的图1 (系统架构)中看到这一点。因此，缓存操作对此内存没有影响。

如果要进行此测试，则必须使用另一个内存区域，例如AXI SRAM (从地址0x24000000开始)。这可以通过修改链接器脚本(可能是启动代码)，或者通过使用指针变量直接写入固定内存地址来实现。

请注意，在不禁用缓存的情况下，在RAM和缓存之间创建不匹配的另一种可能性是使用DMA控制器访问与MCU相同的内存。DMA控制器不使用缓存，因此如果DMA控制器写入缓存中的内存，应用程序将读取旧的缓存版本，而不是新写入的数据。然后，您的测试将是这样的：

• 软件将一个值写入AXI SRAM。它现在在缓存中。
• DMA操作将数据写入相同的地址。这不是“看”的核心。
• 通常，在读取数据之前，必须执行缓存无效操作。为了你的测试你不会这么做的。
• 现在从AXI SRAM读取变量。如果启用了缓存，您可能会得到旧值(由软件编写的值，而不是DMA编写的值)。