標題: 一個關(guān)于使用STM32F4芯片CCM RAM時的異常分析 [打印本頁]
作者: 小融1號    時間: 2017-1-12 11:11
標題: 一個關(guān)于使用STM32F4芯片CCM RAM時的異常分析
前言
有客戶用STM32F427芯片，程序?qū)STACK放在CCM RAM中，結(jié)果測試過一段時間的板子都出現(xiàn)了不能正常運行的情況。這個現(xiàn)象一度讓我們懷疑是否是CCM RAM在測試過程中遭到了破壞，導致我們在解決問題的道路上浪費了不少時間。
事實證明STM32的CCM RAM并沒有那么脆弱，而解決問題時盡力從多個角度進行驗證，不放過所有可能出問題的環(huán)節(jié)之心態(tài)更為重要。
在具體討論問題的原因之前，不妨先介紹一下STM32F4/STM32F3系列芯片上的CCM RAM。
CCM RAM介紹
ST的STM32F303, STM32F358, STM32F328, STM32F334系列和STM32F4的Advanced line系列芯片里都有CCM(Core Coupled Memory) RAM。但仔細看系統(tǒng)架構(gòu)圖會發(fā)現(xiàn)F3和F4的CCM RAM還是有不一樣的地方。如下面是STM32F303和STM32F427的架構(gòu)圖：
F3和F4的CCM RAM都只能被內(nèi)核訪問，DMA主設(shè)備沒有連接到CCM RAM，所以不能訪問它。從上圖我們還能看到，對于F303的CCM RAM它連接到了數(shù)據(jù)總線和指令總線上，所以32F303的CCM RAM既可以放數(shù)據(jù)也可以執(zhí)行代碼。但32F427的CCM RAM只連接到了數(shù)據(jù)總線，所以F427的CCM RAM不能執(zhí)行代碼。這一點需要注意。

數(shù)據(jù)和代碼放在CCMRAM的好處是，訪問和執(zhí)行的速度更快。stmcu.com.cn網(wǎng)站上可以下載到AN4296的中文版本，這篇應用手冊里詳細說明了怎么從F303的CCM RAM里執(zhí)行代碼。在這里就不再贅述了。下面接著講講前面在32F427上遇到的異常問題。

問題描述
客戶的產(chǎn)品做了一段時間的測試后發(fā)現(xiàn)一批板子全部出問題�？蛻舴矫孢M行分析后用了一段簡單的點燈程序進行測試，發(fā)現(xiàn)當CSTACK放在不同的位置時程序表現(xiàn)不一樣。CSTACK放在SRAM中時，工作正常，但放在CCM RAM中就不能正常運行。從這個現(xiàn)象看很像是CCM RAM出問題了，且恰好只有經(jīng)過測試的板子有問題，其他板子都沒有問題。
測試過程
拿到客戶的板子和測試代碼后很容易就重現(xiàn)了客戶描述的現(xiàn)象。
首先檢查了客戶測試代碼中的link文件。發(fā)現(xiàn)link文件寫的沒錯�！綢AR環(huán)境】
/*###ICF### Section handled by ICFeditor, don't touch! ****/
/*-Editor annotation file-*/
/*IcfEditorFile="$TOOLKIT_DIR$\config\ide\IcfEditor\cortex_v1_0.xml" */
/*-Specials-*/
define symbol__ICFEDIT_intvec_start__ = 0x08000000;
/*-Memory Regions-*/
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_start__= 0x08000000;
define symbol__ICFEDIT_region_ROM_end__ = 0x081FFFFF;
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x20000000;
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_end__ = 0x2002FFFF;
define symbol__ICFEDIT_region_CCMRAM_start__ = 0x10000000;
define symbol__ICFEDIT_region_CCMRAM_end__ = 0x1000FFFF;
/*-Sizes-*/
define symbol__ICFEDIT_size_cstack__ = 0x400;
define symbol __ICFEDIT_size_heap__= 0x200;
/**** End of ICF editor section.###ICF###*/
define memory mem with size = 4G;
define region ROM_region = mem:[from__ICFEDIT_region_ROM_start__ to __ICFEDIT_region_ROM_end__];
define region RAM_region = mem:[from__ICFEDIT_region_RAM_start__ to __ICFEDIT_region_RAM_end__];
define region CCMRAM_region =mem:[from __ICFEDIT_region_CCMRAM_start__ to __ICFEDIT_region_CCMRAM_end__];
define block CSTACK with alignment =8, size = __ICFEDIT_size_cstack__ { };
define block HEAP with alignment =8, size = __ICFEDIT_size_heap__ { };
initialize by copy { readwrite };
do not initialize { section .noinit};
place at addressmem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec };
/*place at addressmem:__ICFEDIT_region_CCMRAM_start__ { block CSTACK };*/
place in CCMRAM_region {blockCSTACK};
place in ROM_region { readonly };
place in RAM_region { readwrite,block HEAP };
首先定義一個CCMRAM_region,然后通過”place in CCMRAM_region{block CSTACK};” 聲明將CSTACK放在CCM RAM中。但在接下來的測試中發(fā)現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象。

測試一：
首先測試過程中發(fā)現(xiàn)板子連著ST-LINK在debug狀態(tài)下時，能正常運行。
只有斷開ST-LINK,重新上電后就不能正常工作了。
測試二：
為了確認CCM RAM是不是真的壞了。另外寫了一個程序，將CSTACK放在SRAM中，然后在程序運行的時候?qū)CM RAM地址空間進行遍歷，對地址0x10000000 到0x1000FFFF空間逐次進行讀寫操作。發(fā)現(xiàn)程序正常運行，CCM RAM的讀寫正常。
實驗做到這里，基本可以確定CCM RAM沒有損壞。但為什么CSTACK不能放到CCM RAM中呢？
然后我們又做了第三個實驗。
測試三：
對比拿到的壞板子的Optionbytes的值與默認值。逐個檢測不同的位是否和問題相關(guān)。發(fā)現(xiàn)BFB2這位的狀態(tài)會影響程序的運行。如果清除該位，即使將CSTACK放在CCM RAM中，程序也能正常運行。

原因分析
從上面的測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題跟Option bytes中的BFB2的狀態(tài)有關(guān)。查詢BFB2位的作用后搞清了問題的原因。我們先來說說BFB2做什么用。STM32F427的Flash支持雙Bank. BFB2可以用來切換啟動時從Bank2啟動。我們來看看參考手冊中的描述：

如果想從Flash Bank2啟動，必須將BFB2位置1。如果此時boot引腳的配置是從用戶Flash啟動，芯片將先從系統(tǒng)bootloader啟動，然后跳轉(zhuǎn)到Bank2執(zhí)行。
然后在應用筆記AN2606中，我們看到BFB2置1時的啟動流程，發(fā)現(xiàn)了問題所在。見下圖：

當BFB2置1時，在跳轉(zhuǎn)到用戶代碼（Bank2或者Bank1）之前，系統(tǒng)bootloader會檢查棧頂?shù)奈恢檬欠裨赟RAM區(qū)域，也就是檢查是否落在0X20000000開頭的地址。如果不是，就會一直停在bootloader中，不繼續(xù)執(zhí)行。這也就是我們前面看到的程序不能正常運行的原因。

當將BFB2位清除后，問題馬上解決了。而且對比當CSTACK設(shè)置在CCM RAM時還能正常工作的板子，發(fā)現(xiàn)這一位都是沒有置1的。
找到程序不能正常運行原因后，我們就從錯誤的方向回到正途，開始尋找Option bytes被修改的原因了。




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