使用STM32的MPU实现代码隔离和访问控制

只看该作者 · 2020-7-22 15:47

目标：只允许“高级函数”访问OTP中的数据，其它应用程序不能直接读取OTP内容
例程@ F413-Nuclo，F401-Nucleo

• 需要解决的问题和达到的目标• 用户需要将一部分数据写入NVM，一次性希望写入后该部分数据不能再被修改
• 该端数据只能被部分关键代码访问，其他的应用数据无法直接读取该段数据的内容
• 目标环境
• 应用程序使用的MCU为STM32F4
• 分析（以F413为例）
• F413带有528字节的OTP，可以满足数据一次性写入之后无法被修改的需求
• 为了实现只允许部分代码访问OTP的要求，需要将代码分区，并设置不同的访问权限
• F413带有MPU功能，通过合理配置MPU和不同代码的运行级别，可以实现访问控制
• 首先可以将代码区分为运行于特权级别的代码（关键函数），和运行于用户级别的代码（普通应用）
• 设置不同的MPU region及其访问权限，使得OTP所在的region只能被运行在特权级别的代码读取

只看该作者 · 2020-7-22 15:48

使用MPU实现访问控制的思路

只看该作者 · 2020-7-22 15:49

构建示例程序——通过MPU实现访问控制

• 代码结构变化
• Main函数
• 调用MPU配置函数，进入应用程序前降级到用户模式
• MPU配置源文件
• 配置MPU region，使能MPU
• 关键代码源文件
• 实际访问OTP区域的代码和操作
• 关键代码wrapper源文件
• API函数，供用户级应用程序调用
• 触发SVC中断进入特权级别
• 调用关键代码实际操作函数
• 退回用户级别，返回应用程序
• SVC中断Handler
• 处理SVC call中断，判断PC range
• 转入特权级别执行应用程序
• Linker文件配合
• Linker file中定义两个RAM区，用于分别放置特权
级和用户级代码使用的堆栈
• Linker file中定义放置关键代码wrapper目标文件
的block，及其对应在Flash中的地址
• SVC中断处理函数将使用该地址做PC范围检查
• MPU region考虑
• OTP区域，特权级只读访问
• 用户级代码使用的SRAM区，完全读写访问，不
可执行
• 一般外设，完全读写访问，不可执行
• DMA（假设应用不使用）完全不可访问（避免应用通过
DMA访问OTP区域）
• Flash代码区，只读访问，可执行
• 其他：缺省模式，只允许特权模式访问