STM32H5 读取温度传感器校准值时进 HardFault 的原因分析

1.前言

有客户反馈，在使用 STM32H5 读取温度传感器校准值地址时，会进入 HardFault，而在其他系列芯片中读取这个参数时并没有此现象。在 NUCLEO-H563ZI 开发板上去复现此问题，发现只有开启 ICACHE 后才会复现，初步验证说明进入 HardFault 与 ICACHE 相关，如果直接关闭ICACHE 虽然可以解决进入 HardFault 的问题，但势必会影响代码执行的效率。所以，我们希望能找到一种更好的方式去处理此问题。

2.问题分析

经 Datasheet 查询，两个温度传感器校准值 TS_CAL1 和 TS_CAL2 的地址分别为 0x08FFF814-0x08FF F815 和 0x08FF F818-0x08FF F819。

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根据下表，可以知道 TS_CAL1 和 TS_CAL2 是属于 Read-only 区域的，而 Read-only 区域是通过 AHB system bus 访问的。

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根据参考手册的描述，所有的 AHB memory 默认都是 cacheable 的，对于无法实现缓存的区域(OTP、RO、data area)，必须使用 MPU 来禁用本地缓存

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也就是说，不仅是 TS_CAL1 和 TS_CAL2，其实整个 OTP、RO（Table 39）、data area区域的访问都无法经过 Cache，需要使用 MPU 将其配置为 none-cacheable 属性。

既然知道了问题所在，那剩下的问题就是确定 OPT、RO、data area 各个区域的地址，data area 是由用户选项字节配置的可进行 100k 次擦除的区域，用于存储用户掉电不丢失的数据，需要根据实际的配置去设置 MPU 区域。剩下的就是 OPT 和 RO 区域，在 STM32H563 中，分别有 2K byte。

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OTP 的地址为[0x08FF F000-0x08FF F7FF]和 RO 的地址为[0x08FF F800-0x08FFFFFF]，两个地址其实是连续的。

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3.解决方法

经上述分析后，我们只需要把[0x08FF F000-0x08FF FFFF]这段地址区域设置为 none-cacheable，通过 CubeMX 进行配置。
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void MPU_Config(void)
{
	 MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0};
	 MPU_Attributes_InitTypeDef MPU_AttributesInit = {0};
	 /* Disables the MPU */
	 HAL_MPU_Disable();
	 /** Initializes and configures the Region and the memory to be protected
	 */
	 MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
	 MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
	 MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x08FFF000;
	 MPU_InitStruct.LimitAddress = 0x08FFFFFF;
	 MPU_InitStruct.AttributesIndex = MPU_ATTRIBUTES_NUMBER0;
	 MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_ALL_RO;
	 MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE;
	 MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
	 HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
	 MPU_AttributesInit.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
	 MPU_AttributesInit.Attributes = INNER_OUTER (MPU_DEVICE_nGnRnE | MPU_NOT_CACHEABLE	 | MPU_TRANSIENT | MPU_NO_ALLOCATE);
	 HAL_MPU_ConfigMemoryAttributes(&MPU_AttributesInit);
	 /* Enables the MPU */
	 HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

经 MPU 配置 OTP 和 RO 的内存访问属性后，就可以正常去读取温度传感器校准值了，同时属于这两个区域的其他值，如 UID、Flash Size、Package 等信息也能正常读取了。

uint16_t TS_CAL1_Val,TS_CAL2_Val; 
uint16_t *TS_CAL1 = (uint16_t *)0x08fff814;
 uint16_t *TS_CAL2 = (uint16_t *)0x08fff818;
 TS_CAL1_Val = *TS_CAL1;
 TS_CAL2_Val = *TS_CAL2;

4.总结

温度传感器校准值及 UID 等一些信息在 H5 中属于只读区域，而这个区域在 AHB 访问时，默认内存属性为 cacheable，需要通过 MPU 把这些区域设置为 none-cacheable，才能正常访问。每个系列的芯片架构都或多或少有差别，当按以往经验操作不能实现功能时，不妨对照相应芯片的数据手册、参考手册、应用笔记、甚至勘误手册，也许就能发现问题所在。

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