本帖最后由 zhanzr21 于 2023-3-14 20:55 编辑
#申请原创#
Trust Zone M特性简介
TrustZone是ARM-v8M内核推出的安全特性,严格来讲叫做TrustZone-M,因为CortexA系列的TrustZone功能早已存在多年,而且TrustZone-M更偏向于嵌入式场景,跟TrustZone差别还是很大的.
Cortex M23,Cortex M33, Cortex M35是目前基于v8M内核的几款内核, STM32U575的内核是CortexM33.
TrustZone-M特性是厂商可以选择的一个特性,如果不实现这个特性,M33和M4/M7类似.
file:///C:/Users/Lenovo/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image026.jpg
如果实现了TrustZone-M,则有一些附加的IP.
可以看到从IP上看,MPU变成了MPU_S/MPU_NS两个IP,另外多了SAU. STM32U5系列的MCU是实现了TrustZone-M这个特性的,所以有SAU,MPU_S,MPU_NS这些单元.
值得一提的是,STM32U5的TrustZone-M特性是通过OptionBit控制的,如果不需要TrustZoneM特性,可以进行关闭,这时M33内核与M4,M7内核差不多. 对于TrustZone M 这个特性, 如下几点可以帮助读者建立初步概念:
- 1. 对于CortexM系列的内核, ARM v8M内核开始支持, 目前有CortexM23, M33, M35几个系列;
- 2.对于内核而言,要么支持Trust Zone M,要么不支持,对于STM32U5系列,这个是OptionBit控制的,通过STM32Cube Programmer等烧写器可以修改这个选项
- 3. 当关闭Trust Zone M后, Cortex M33与M4/M7类似
- 4. 开始Trust Zone M后, 一些IP/寄存器有双份, 即Trusted/Untrusted,也可以称之为Secure/Non-Secure.
- 5.CPU还是一个, 开始Trust Zone M后,上电自动进入Secure模式,Secure模式可以跳转到Non-Secure区,Non-Secure区通过特殊的方式可以读写Secure区的空间, 所以事实上还有第三个区, 一般称之为Non-Secure-Call区,Secure区可以直接读写Non-Secure区.
- 6.内存空间可以划分为Secure/Non-Secure区,外设也可以指定由Secure区操作,或者Non-Secure操作,一旦指定为Secure区,Non-Secure区的程序不能直接读写该区间/外设
- 7.可以简单把Secure区看作PC电脑上具有最高优先级别的UEFI/BIOS/ME模式,Non-Secure区看作常规的OS.(这个比喻不是很恰当,权且这样说吧)
关于Trust Zone M,内容太多, 本贴只能简要解绍下,STM32U5芯片如何创建一个支持TrustZone的工程.
第一步, 修改Option Bit
TZEN最重要的, 不使能的话, 该芯片无Trust Zone-M特性, 跟M4/M7类似. 要使用该特性的话,把这个勾上.
我们把0x80000000开始到0x8100000的区间配置为了Secure区, 后面Secure区间的代码放在这个区间, 其余区间存放Non-Secure区间的代码.注意对于Secure区间的代码烧写,要指定一个偏移量把0x8000000的地址偏移到0xC000000上去, 这是STM32U5特殊的配置. 第二步-创建CubeMX工程, 划分外设
创建工程时就需要指定是否使用TrustZone, 使用TrustZone时实际上创建了两个工程, Secure和Non-Secure版本. 再来指定外设
第一步,我们故意把HASH IP分给Non-Secure区, RNG IP分给Secure区. 这种情况下, Non-Secure区不能直接访问RNG这个IP的.
之后按照常规生成代码, 会生成两个工程, 分别对应Secure和Non Secure区间.
两个工程的ROM区和RAM区不要重合.
Secure区:
其下载配置:
Non-Secure区:
其下载配置:
先构建Secure区并下载,再构建Non-Secure区并下载:
简单看看代码从Secure区跳到Non-Secure区的跳转点: 芯片上电后来到Secure区内,代码与一般CortexM工程无异: int main(void)
{
/* SAU/IDAU, FPU and interrupts secure/non-secure allocation setup done */
/* in SystemInit() based on partition_stm32u575xx.h file's definitions. */
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* Configure the System Power */
SystemPower_Config();
/* GTZC initialisation */
MX_GTZC_S_Init();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/*************** Setup and jump to non-secure *******************************/
NonSecure_Init();
/**
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Non-secure call function
* This function is responsible for Non-secure initialization and switch
* to non-secure state
* @retval None
*/
static void NonSecure_Init(void)
{
funcptr_NS NonSecure_ResetHandler;
SCB_NS->VTOR = VTOR_TABLE_NS_START_ADDR;
/* Set non-secure main stack (MSP_NS) */
__TZ_set_MSP_NS((*(uint32_t *)VTOR_TABLE_NS_START_ADDR));
/* Get non-secure reset handler */
NonSecure_ResetHandler = (funcptr_NS)(*((uint32_t *)((VTOR_TABLE_NS_START_ADDR) + 4U)));
/* Start non-secure state software application */
NonSecure_ResetHandler();
}
/****************************************************************************/
/*************************** Hash-SHA256
* ***************************************/
/****************************************************************************/
if (HAL_HASH_DeInit(&hhash) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
MX_HASH_Init();
if (HAL_HASHEx_SHA256_Start(&hhash, (uint8_t *)aInput, INPUT_TAB_SIZE,
aHashDigest, 0xFF) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
printf("Hash-SHA256 test passed.\n");
print_hex(aHashDigest, 32);
while (1)
{
halStatus = HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &random32bit);
printf("%p %u %u\n", main, SystemCoreClock, HAL_GetTick());
printf("%u, %p %08X\n", halStatus, &random32bit, random32bit);
HAL_Delay(3000);
Core Freq:160000000 Hz
Hash-SHA1 test passed.
F859C18DEC9472427924FB61EF7C6A6B670BF9C3
Hash-MD5 test passed.
6707862C7CD0B522B2DD22D8477BE318
Hash-SHA224 test passed.
76CCDD1FDE036CDE39C9D23CE6BDB169FF743B89D15791BFBA109A55
Hash-SHA256 test passed.
9691CF47C93807990B049AD4D2E7F60133AB48AADA53A80889A3DA46170F4AFE
081026d5 160000000 3
1, 200461e4 713A21DC
这一次把RNG也分给Non-Secure区间, 再次生成代码,构建下载, 这样就可以看到随机数生成函数正确返回了.
Core Freq:160000000 Hz
Hash-SHA1 test passed.
F859C18DEC9472427924FB61EF7C6A6B670BF9C3
Hash-MD5 test passed.
6707862C7CD0B522B2DD22D8477BE318
Hash-SHA224 test passed.
76CCDD1FDE036CDE39C9D23CE6BDB169FF743B89D15791BFBA109A55
Hash-SHA256 test passed.
9691CF47C93807990B049AD4D2E7F60133AB48AADA53A80889A3DA46170F4AFE
081026d5 160000000 3
0, 200461e4 57FD111A
小结
分支: trustzone_test
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