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G32R501产品调试经验分享之二-“写寄存器保护与CAP的渊源”
大家好，最近在研究极海G32R501的产品，书接上回：分享G32R501产品调试经验“系统启动（BOOT）”，今天来跟大家一起分享之二-“写寄存器保护与CAP的渊源”。 上个主题链接地址：https://bbs.21ic.com/icview-3475818-1-1.html?fromuser=IT-ZTP 现在进入今天的主题分享了： 一、 WRPRT是什么？ 1.1 WRPRT保护机制概述 WRPRT(Write Register Protection)是一种硬件保护机制，用于防止CPU对系统中关键寄存器进行错误的写操作。该机制通过协处理器指令控制，提供对特定寄存器的访问权限管理。 1.2 主要特性 - 访问控制：由CP12寄存器中的WRPRT位决定 - 指令控制： - `WRPRT`指令：禁用保护（允许写入） - `WRPRTDIS`指令：启用保护（禁止写入） - 多核独立：CPU0和CPU1有各自独立的WRPRT位 - 中断处理： - ISR开始时WRPRT位自动清零 - 当前WRPRT值保存在影子寄存器中 - ISR结束时可从影子寄存器恢复 1.3 功能描述 1.3.1 WRPRT保护机制 注意： - JTAG/SWD调试端口不受WRPRT限制 - 系统启动时默认启用寄存器保护 - 多核系统中各CPU的WRPRT位相互独立 1.3.2 ISR中的WRPRT保护 1.3.3 使用注意事项 1） 由于协处理器指令的延迟特性，建议： - 在寄存器访问和WRPRT/WRPRTDIS指令之间添加DSB/ISB屏障指令 - 写入后执行读操作验证 2.）寄存器只能通过协处理器指令访问，不能通过总线访问 二、 WRPRT软件如何实现？ 2.1 软件实现指南 2.1.1 基本操作流程 1） 禁用保护(允许写入)： ```assembly WRPRT ; 禁用保护 DSB ; 数据同步屏障 ISB ; 指令同步屏障 ``` 2） 写入受保护寄存器 3） 启用保护(禁止写入)： ```assembly WRPRTDIS ; 启用保护 DSB ; 数据同步屏障 ISB ; 指令同步屏障 ``` 2.2 中断服务程序中的处理 ```assembly ISR_Handler: ; WRPRT位自动清零，保护自动启用 ; 影子寄存器保存了之前的WRPRT状态 ; 如需修改受保护寄存器 WRPRT ; 禁用保护 DSB ISB ; ... 修改寄存器操作 ... ; ISR结束前恢复WRPRT状态 ; (硬件自动从影子寄存器恢复) BX LR ``` 2.3 C语言封装示例 ```c // 写入受保护寄存器 void write_protected_reg(uint32_t reg_addr, uint32_t value) { // 禁用保护 asm volatile("WRPRT"); asm volatile("DSB"); asm volatile("ISB"); // 写入寄存器 (volatile uint32_t )reg_addr = value; // 等待写入完成 uint32_t read_back = (volatile uint32_t )reg_addr; while(read_back != value) { read_back = (volatile uint32_t )reg_addr; } // 启用保护 asm volatile("WRPRTDIS"); asm volatile("DSB"); asm volatile("ISB"); } ``` 2.4 寄存器映射 三、 WRPRT与哪些外设强相关？ 3.1 WRPRT保护功能与捕获器（CAP）为何强相关 3.1.1 在G32R501数据手册中有说明：WRPRT保护功能与捕获器（CAP）有如下关系：G32R501捕获器（CAP）：类型 1 CAP 比类型 0 CAP 增加了“WRPRT 保护（已添加到关键寄存器）功能，每个 CAP 通道具有WRPRT 保护功能。跟资深工程师请教后，他告诉我有如下的因素考虑： 1）捕获器（CAP）通常用于高精度信号采集（如PWM、定时器输入捕获等），其配置寄存器（如预分频值、触发模式、中断使能等）一旦被意外修改会导致： 1. 时序错误：错误的配置可能改变采样频率或触发条件； 2. 数据丢失：误写可能清除未读取的捕获数据； 3. 系统失控：例如错误关闭中断使能可能导致信号丢失 而WRPRT的作用：正是通过硬件级写保护，防止CPU/DMA在运行时意外覆盖这些寄存器，确保配置的稳定性。 3.1.2多核系统中的安全隔离类型1 CAP支持多核操作（如G32R501的CPU0/CPU1），WRPRT提供： 1）核间独立保护：CPU0的误操作不会影响CPU1的CAP通道配置 2）调试安全性：防止一个核的调试代码干扰另一个核的捕获任务 示例场景：
CPU0负责CAP通道1的PWM捕获，CPU1负责CAP通道2的脉冲计数。WRPRT可确保两核的配置互不干扰。
四、 总结&建议 4.1 总结，其实最本质的原因是：CAP模块的实时性和可靠性要求与WRPRT的硬件级保护特性高度匹配，尤其在复杂系统（多核、高中断频率、DMA参与）中，这种保护成为类型1 CAP的核心增强功能。
4.2 安全建议 1. 在关键代码段尽量保持WRPRT保护启用 2. 修改受保护寄存器后应立即恢复保护 3. 在中断处理程序中谨慎处理WRPRT状态 4. 重要寄存器修改后应进行读验证 5. 多核系统中需注意各CPU的WRPRT状态独立 好了，如上是跟大家分享G32R501产品“写寄存器保护与CAP的渊源” ，大家看了有什么启发，可以文章下方留言，谢谢大家！！！
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