使用 STM32F427 的 CCM RAM 时遇到的问题

只看该作者 · 2021-11-15 12:06

前言
想写这篇**的起因是因为有客户在使用 CCM RAM 的过程中遇到了问题。客户用的是 STM32F427 芯片，程序将 CSTACK
放在 CCM RAM 中，结果测试过一段时间的板子都出现了不能正常运行的情况。这个现象一度让我们怀疑是否是 CCM RAM
在测试过程中遭到了破坏，也导致我们在解决问题的道路上浪费了不少时间。事实证明我们的 CCM RAM 并没有那么脆弱，
而解决问题时多从多个角度进行验证，不要放过所有的出问题的可能性也很重要。出问题的原因我会在本文中进行解释。但
在具体讨论这个问题之前，我想先介绍一下 STM32F427 这款芯片上的 CCM RAM。

只看该作者 · 2021-11-15 12:07

CCM RAM 介绍
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。但仔细看系统架构图会发现 F3 和 F4 的 CCM RAM 还是有不一样的地方。如下面是 STM32F303
和 STM32F427 的架构图：

F3 和 F4 的 CCM RAM 都只能内核能访问， DMA 主设备没有连接到 CCM RAM 所以不能访问 CCM RAM。但是从上图我们
还能看到，对于 F303 的 CCM RAM 它连接到了数据总线和指令总线上，所以 F303 的 CCM RAM 既可以放数据也可以执行
代码。但是 F427 的 CCM RAM 只连接到了数据总线，所以 F427 的 CCM RAM 不能执行代码。这一点需要注意。
数据和代码放在 CCM RAM 的好处是，访问和执行的速度更快。 www.stmcu.com.cn 网站上可以下载到 AN4296 的中文版
本，这篇应用手册里详细说明了怎么从 F303 的 CCM RAM 里执行代码。在这里，我就不再赘述了。下面就来讲讲前面在
F427 上遇到的问题。

只看该作者 · 2021-11-15 12:09

客户问题描述
客户的问题是在做了一段时间的测试后出现的。一批板子全部出问题。客户方面进行分析后用了一段简单的点灯程序进行测
试，发现当 CSTACK 放在不同的位置时程序表现不一样。 CSTACK 放在 SRAM 中时，工作正常，但放在 CCM RAM中就不能正常运行。从这个现象看很像是 CCM RAM 出问题了，而恰好只有经过测试的板子有问题，其他板子全部没有问
题。

只看该作者 · 2021-11-15 12:26

测试过程
拿到客户的板子和测试代码后很容易就重现了客户描述的现象。
首先检查了客户测试代码中的 link 文件。发现 link 文件写的没错。

复制

/*###ICF### Section handled by ICF editor, 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 address mem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec };

/*place at address mem:__ICFEDIT_region_CCMRAM_start__ { block CSTACK };*/

place in CCMRAM_region {block CSTACK};

place in ROM_region { readonly };

place in RAM_region { readwrite, block HEAP };

只看该作者 · 2021-11-15 12:26

首先定义一个 CCMRAM_region,
然后通过”place in CCMRAM_region {block CSTACK};” 声明将 CSTACK 放在 CCM RAM 中。但在接下来的测试中发现了一些新的现象。
测试一：
首先测试过程中发现板子连着 ST-LINK 在 debug 状态下时，能正常运行。
只有断开 ST-LINK,重新上电后就不能正常工作了。
测试二：
为了确认 CCM RAM 是不是真的坏了。另外写了一个程序，将 CSTACK 放在 SRAM 中，然后在程序运行的时候对 CCM
RAM 地址空间进行遍历，对地址 0x10000000 到 0x1000FFFF 空间逐次进行读写操作。发现程序正常运行， CCM RAM 的读
写正常。
实验做到这里，基本可以确定 CCM RAM 没有损坏。但为什么 CSTACK 不能放到 CCM RAM 中呢？
然后我们又做了第三个实验。
测试三：
对比拿到的坏板子的 Option bytes 的值与默认值。逐个检测不同的位是否和问题相关。发现 BFB2 这位的状态会影响程序的
运行。如果清除该位，即使将 CSTACK 放在 CCM RAM 中，程序也能正常运行。

只看该作者 · 2021-11-15 12:38

原因分析
从上面的测试结果，发现问题跟 Option bytes 中的 BFB2 的状态有关。查询 BFB2 位的作用后搞清了问题的原因。
我们先来说说 BFB2 做什么用。 STM32F427 的 Flash 支持双 Bank. BFB2 可以用来切换启动时从 Bank2 启动。我们来看看参
考手册中的描述：

如果想从 Flash Bank2 启动，必须将 BFB2 位置 1。如果此时 boot 引脚的配置是从用户 Flash 启动，芯片将先从系统
bootloader 启动，然后跳转到 Bank2 执行。

只看该作者 · 2021-11-15 12:39

然后在其提到的 AN2606 中，我们看到 BFB2 置 1 时的启动流程，发现了问题所在。见下图：

当 BFB2 置 1 时，在跳转到用户代码（ Bank2 或者 Bank1）之前，系统 bootloader 会检查栈顶的位置是否在 SRAM 区域，也
就是检查是否落在 0X20000000 开头的地址。如果不是，就会一直停在 bootloader 中，不继续执行。这也就是我们前面看到
的程序不能正常运行的原因。
当将 BFB2 位清除后，问题马上解决了。而且对比当 CSTACK 设置在 CCM RAM 时还能正常工作的板子，发现这一位都是没
有置 1 的。
找到程序不能正常运行原因后，我们也从错误的方向回到正途，开始找 Option bytes 被修改的原因了。

只看该作者 · 2021-12-9 20:46

这个ram的功能是什么呀

只看该作者 · 2021-12-9 20:50

主要用来存储什么呢

只看该作者 · 2021-12-9 20:53

说明没有损坏

1万 · 2021-12-9 20:56

判定步骤很好

只看该作者 · 2021-12-9 20:59

各个排除得到正确原因

使用 STM32F427 的 CCM RAM 时遇到的 问题

使用 STM32F427 的 CCM RAM 时遇到的问题