应用分享｜ HPM6000系列片上SRAM揭秘

本期开发笔记由费神编写主要会为大家介绍HPM6000系列的各类片上SRAM并结合Segger Embedded Studio的linker文件介绍，提供了如何使用这些SRAM的建议，赶快来了解吧~
 

简介

在HPM6000系列微控制器上，集成了大容量的SRAM，可供用户存放代码，数据等，满足各类应用的需要。其中片上SRAM有多种分类，包括RISC-V CPU的指令和数据本地存储器ILM，DLM，通用内存AXI SRAM，AHB SRAM等，还包括AHB SRAM，APB SRAM等。这些SRAM的最高访问频率不同，数据保持的条件也不同，恰当地使用他们，可以极大的提升用户应用的效率。

片上SRAM介绍

HPM6000系列高性能MCU均集成了大容量片上SRAM，总结如下：

HPM6000系列片上SRAM总结2.1 RISC-V CPU的本地存储器ILM和DLM
HPM6000系列高性能微控制器的RISC-V CPU都包含有指令和本地存储器，分别称为ILM（Instruction Local Memory，指令本地存储器）和DLM（Data Local Memory，数据本地存储器）。如下图所示，RISC-V CPU的ILM和DLM各自对应了内存映射表（Memory Map）中的2块地址映射区域。HPM6700系列ILM/DLM示意图ILM的映射有：
ILM，以HPM6700系列为例，容量256 KB，地址范围为0x00000000 ~ 0x0003FFFF。该地址区域只有RISC-V CPU可以通过自身的ILM接口访问，RISC-V CPU从ILM取指时，可以实现零等待周期，即ILM的访问时钟频率，与RISC-V CPU主频一致，并且RISC-V CPU的一级高速指令缓存I-Cache-L1对ILM无效。CPUx_ILM_SLV，以HPM6700系列的CPU0 ILM为例，容量256 KB，地址范围为0x01000000 ~ 0x0103FFFF。该地址区域也称为ILM0镜像，该地址区域可以供总线上所有的主设备访问，如DMA等，包括RISC-V CPU自身，也可以通过CPUx_ILM_SLV访问ILM。如图所示，CPUx_ILM_SLV是AXI系统总线的从接口，其访问时钟频率与总线时钟频率一致。RISC-V CPU访问CPUx_ILM_SLV时，一级高速指令缓存I-Cache-L1是有效的。
DLM的映射有：DLM，以HPM6700系列为例，容量256 KB，地址范围为0x00080000 ~ 0x000BFFFF。该地址区域只有RISC-V CPU可以通过自身的DLM接口访问，RISC-V CPU从DLM读写数据时，可以实现零等待周期，即DLM的访问时钟频率，与RISC-V CPU主频一致，并且RISC-V CPU的一级高速指令缓存D-Cache-L1对DLM无效。CPUx_DLM_SLV，以HPM6700系列的CPU0 DLM为例，容量256 KB，地址范围为0x01040000 ~ 0x0107FFFF。该地址区域也称为ILM0镜像，该地址区域可以供总线上所有的主设备访问，如DMA等，包括RISC-V CPU自身，也可以通过CPUx_DLM_SLV访问ILM。如图所示，CPUx_DLM_SLV是AXI系统总线的从接口，其访问时钟频率于总线时钟频率一致。RISC-V CPU访问CPUx_DM_SLV时，一级高速指令缓存D-Cache-L1是有效的。

2.1.1 HPM6700系列

HPM6700系列微控制器上，指令/数据本地存储器的2块地址映射xLM和CPUx_xLM_SLV虽然地址不同，但访问的是同一块物理内存，RISC-V CPU可以通过xLM访问自身的指令/数据本地存储器，而其他总线主设备，比如DMA，需要通过CPUx_xLM_SLV来访问CPUx的指令/数据本地存储器。注意，RISC-V CPU本身，也可以通过CPUx_xLM_SLV访问自己的指令/数据本地存储器。
HPM6700系列支持双核RISC-V CPU，CPU从xLM地址映射总是访问到自身指令/数据本地存储器，而从CPUx_xLM_SLV可以访问到自身或者另一个CPU的指令/数据本地存储器。
以HPM6700系列RISC-V CPU0为例，从0x00000000和0x01000000读取到的，是CPU0指令本地存储器ILM0的首地址。从0x01180000读到的，是CPU1指令本地存储器ILM1的首地址。
以RISC-V CPU1为例，从0x00000000和0x01180000读取到的，是CPU1指令本地存储器ILM1的首地址。从0x01000000读到的，是CPU0指令本地存储器ILM0的首地址。

2.1.2 HPM6300系列

HPM6300系列为单核RISC-V CPU，RISC-V CPU和其他总线主设备都可以通过xLM地址映射访问CPU的指令/数据本地存储器，其中RISC-V CPU仍然可以通过自身的xLM接口对xLM实现零等待周期访问，即xLM的读写时钟频率与CPU的时钟同频。而其他总线主设备，需要以AXI系统总线的时钟频率访问xLM。

同时，xLM的镜像，CPUx_xLM_SLV映射仍然有效，包括RISC-V CPU在内的所有总线主设备，访问CPUx_xLM_SLV与访问xLM效果相同，访问的是同一块物理内存。注意RISC-V CPU通过CPUx_xLM_SLV访问自身的xLM时，会和其他总线主设备一样，读写时钟频率与AXI系统总线时钟频率一致，不再支持零周期等待，但是CPU的高速一级缓存会生效。
比如，RISC-V CPU和DMA，从0x00000000读取到的，是CPU0指令本地存储器ILM0的首地址。从0x01000000读取到的，也是CPU0指令本地存储器ILM0的首地址。注意RISC-V CPU从0x01000000取值后，如果高速缓存打开，其数据会被存入缓存。
 

2.2 AXI总线SRAM

HPM6000系列高性能MCU支持通用的片上SRAM，称为AXI SRAM，可以用来存放数据或者代码。 
 

HPM6700系列AXI SRAM示意图上图以HPM6700系列MCU为例，展示了AXI SRAM在系统中的位置。顾名思义，AXI SRAM连接到AXI系统总线的从接口，它的读写时钟频率就是AXI系统总线的时钟频率。所有的AXI系统总线主设备都可以访问AXI SRAM。
注意：系统内存映射表上，AXI SRAM的地址映射与RISC-V CPU的ILM/DLM镜像映射CPUx_xLM_SLV在地址上是连续的。因此可以把AXI SRAM和RISC-V CPU的本地存储器当作一块联系的大内存使用。详情请参考后文的SRAM使用建议。

2.3 AHB总线SRAM

HPM6000系列高性能MCU包含挂载在外设总线AHB的片上SRAM，称为AHB SRAM，如下图所示，AHB SRAM连接到AHB外设总线的从设备接口。
AHB SRAM的读写时钟频率为AHB外设总线的时钟频率。注意，包括RISC-V CPU在内的总线主设备需要通过AXI系统总线，来访问AHB外设总线下的各个外设寄存器。而外设总线AHB上的主设备，比如HDMA，可以直接通过AHB总线访问外设寄存器，以及AHB SRAM。因此AHB SRAM比其他类型的片上SRAM更适合用作寄存器和SRAM之间的数据搬运。基于同样的理由，HDMA也比XDMA更适合用作AHB SRAM和寄存器之间的数据搬运。
因此，当使用HDMA用作通讯接口，如UART，SPI的数据收发时，推荐使用AHB SRAM作为数据的缓冲区。HPM6700系列AHB SRAM和APB SRAM示意图

2.4 APB总线SRAM

HPM6000系列高性能MCU的部分型号支持APB SRAM。上图以HPM6700系列MCU为例，展示了APB SRAM在系统中的位置。
APB SRAM位于电源管理域，由VPMC引脚供电。当MCU处于低功耗模式时，有可能通过关闭系统电源域的电源，使得VDD_SOC掉电。此时，APB SRAM可以作为片上的备份SRAM，保存必要的数据。
注意，对于不支持APB SRAM的型号，可以使用电源管理域通用寄存器PGPR，保存一定的备份数据。
 

在电池模式（VBAT Only Mode）下，VPMC也掉电，HPM6000系列MCU仅VBAT保持供电。此时，电池备份域通用寄存器BGPR，可以用来保存一定的备份数据。