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高速缓存 (Cache)

在 STM32 H7/F7 等带 Cache 的系列中，LibXR 已经处理了 Cache 同步。用户只需要在 CubeMX 中开启 I-Cache 和 D-Cache，不需要再手工补一套 Cache 维护逻辑，也不需要为了 DMA 缓冲区再额外写一套 Cache 维护代码。

Cache 配置基础​

  • 参考 ST AN4839：MPU 关闭时，SRAM 区域默认是 WBWA (Write-Back, Write-Allocate)。
  • 开启 MPU 后，Cache 策略可以继续自定义，这里不展开。
  • 真正需要关心的是：DMA 缓冲区放在哪块 RAM、这块 RAM 是否可被 DMA 访问，以及是否需要 Cache 同步。

DMA 缓冲区内存分区​

以 STM32H750 为例，其内部常见 RAM 区域可以粗略分成下面几类：

  • AXI RAM、SRAM1~4：DMA 可访问，但 DMA 与 CPU 共享访问时需要 Cache 同步
  • ITCMRAM、DTCMRAM：CPU 直连，通常不能给 DMA 当缓冲区
  • SRAM4：在 STM32H7 上也是 BDMA 可访问区域

如果只看“能不能做 DMA Buffer”，可以按下面这张表理解：

AXI RAMSRAM1SRAM2SRAM3SRAM4ITCMRAMDTCMRAM
CPU✅✅✅✅✅✅✅
DMA1✅✅✅✅✅❌❌
DMA2✅✅✅✅✅❌❌
BDMA❌❌❌❌✅❌❌

说明：

  • AXI RAM、SRAM1~4 适合做大容量 DMA 缓冲区，但 DMA 访问后需要处理 Cache 一致性；这一层由 LibXR 负责
  • ITCMRAM、DTCMRAM 适合放 CPU 高频访问的数据，但不适合做 DMA Buffer
  • SRAM4 更适合给 BDMA 这类受限 DMA 控制器用

如果你要显式控制 DMA 缓冲区所在区域，可以在链接脚本里增加 section，例如：

.ram_d3 (NOLOAD) :
{
  . = ALIGN(4);
  *(.ram_d3)
  *(.ram_d3*)
  . = ALIGN(4);
} >RAM_D3

.axi_ram (NOLOAD) :
{
  . = ALIGN(4);
  *(.axi_ram)
  *(.axi_ram*)
  . = ALIGN(4);
} >RAM

配置文件​

代码生成工具会直接读取 dma_section，并把对应缓冲区放进指定 section。例如：

SPI:
  spi4:
    tx_buffer_size: 32
    rx_buffer_size: 32
    dma_section: '.axi_ram'
    dma_enable_min_size: 3
I2C:
  i2c1:
    buffer_size: 32
    dma_section: '.axi_ram'
    dma_enable_min_size: 3
USART:
  usart1:
    tx_buffer_size: 128
    rx_buffer_size: 128
    dma_section: '.axi_ram'
    tx_queue_size: 5
ADC:
  adc3:
    buffer_size: 128
    dma_section: '.ram_d3'
    vref: 3.3

生成结果​

重新生成后，缓冲区会带上对应的 section 属性，例如：

static uint16_t adc3_buf[64] __attribute__((section(".ram_d3")));
static uint8_t spi4_tx_buf[32] __attribute__((section(".axi_ram")));
static uint8_t spi4_rx_buf[32] __attribute__((section(".axi_ram")));
static uint8_t usart1_tx_buf[128] __attribute__((section(".axi_ram")));
static uint8_t usart1_rx_buf[128] __attribute__((section(".axi_ram")));
static uint8_t i2c1_buf[32] __attribute__((section(".axi_ram")));

使用​

使用方式与无 Cache 时一致，不需要额外改业务代码。实际要做的主要是：

  • 在 CubeMX 里把 Cache 打开
  • 把 DMA Buffer 放到 DMA 可访问的内存区域
  • 如果你要手工指定区域，就在链接脚本和 libxr_config.yaml 里把 section 对上