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高速缓存 (Cache)

在 STM32 H7/F7 等带 Cache 的系列中，LibXR 框架已自动适配 Cache 特性，自动进行 Cache 同步，保证数据一致性。用户仅需在 CubeMX 中开启 I-Cache 和 D-Cache，即可获得高性能，无需手动配置 MPU。

Cache 配置基础​

  • 参考 ST AN4839 应用笔记：MPU 关闭时，SRAM 区域默认为 WBWA（Write-Back, Write-Allocate）模式。
  • 开启 MPU 后，Cache 策略可以自定义，此处暂不讨论。

DMA 缓冲区内存分区推荐​

以 STM32H750 为例，其内部有多个 RAM 区域：AXI RAM、SRAM1/2/3/4、ITCMRAM、DTCMRAM。每种内存与 Cache 和 DMA 的关系如下：

  • ✅：无需关心 Cache 一致性（TCM，CPU直连，DMA无法访问）
  • 🔄：需要 Cache 同步（Cacheable，DMA/CPU 可访问，LibXR 已自动处理）
  • ❌：DMA 无法访问
AXI RAMSRAM1SRAM2SRAM3SRAM4ITCMRAMDTCMRAM
CPU🔄🔄🔄🔄🔄✅✅
DMA1🔄🔄🔄🔄🔄❌❌
DMA2🔄🔄🔄🔄🔄❌❌
BDMA❌❌❌❌🔄❌❌

说明：

  • AXI RAM、SRAM1~4：适合做大容量缓冲区，但 DMA 读写时需要 Cache 同步（LibXR 自动处理）。
  • ITCMRAM、DTCMRAM：CPU 独享，高速、低延迟，不参与 Cache，不适合 DMA Buffer（DMA 通常无法访问）。
  • SRAM4：STM32H7 上唯一支持 BDMA 的内存区，适合特殊外设用作缓冲。

链接脚本分区示例​

在 STM32H7 的 .ld 文件中增加如下 section，可以让特定变量放到对应物理内存区域：

.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

LibXR 缓冲区分配配置示例​

在 LibXR 的 libxr_config.yaml 或你的项目配置中，推荐为每个 DMA 外设显式指定缓冲区分区，如下：

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:
  lpuart1:
    tx_buffer_size: 128
    rx_buffer_size: 128
    dma_section: '.ram_d3'
    tx_queue_size: 5
  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

生成结果举例​

通过 xr_gen_code_stm32 -i ./.config.yaml -o ./User/app_main.cpp 自动生成：

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 lpuart1_tx_buf[128] __attribute__((section(".ram_d3")));
static uint8_t lpuart1_rx_buf[128] __attribute__((section(".ram_d3")));
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​

与无Cache时一致，无需特别处理。