01、问题描述
客户要在STM32U5 SBSFU的基础上开发自己的项目，SBSFU由三个工程组成，Boot，APP，Loader。其中的Boot工程由开源项目MCU boot移植而来，它负责整个系统的安全启动以及升级部分。客户想在此基础上新增一个串口通信，不使用DMA模式的情况下，串口能够正常工作，但切换到DMA模式的时候就不正常了，PC端连接串口发送引脚，显示接收的数据全为0。如下图所示：
▲ 图1 SBSFU Boot运行的置log信息及串口收到的数据全为0
02、问题分析及定位
此问题看起来应该是DMA哪里配置出了问题。为了快速找到问题，不如先从STM32CubeMx重新生成一个基于trustzone的USART且带DMA的测试工程，等到测试工程测试通过后，直接移植到boot工程内不就完了？
于是我直接使用STM32CubeMx新建一个工程，使用LPUART1外设PA2，PA3引脚。并分配其为M33 Secure。配置115200 bps。1+8+1数据格式。
▲ 图2 串口基本配置
在其DMA配置页面下，点Go to GPDMA1，切换到GPDMA1配置：在上面Mode页面下激活通道0和通道1，并将通道0分配给LPUSART1_TX：
▲ 图3 通道0分配给串口发送
▲ 图4 通道1分配给串口接收
在security页面下配置通道，目标和源均为“secure”：
▲ 图5 DMA通道的安全属性配置
然后就是配置内存了。在ld文件中配置使用的内存是SRAM1：
/* Memories definition */
MEMORY
{
RAM (xrw) : ORIGIN = 0x30000000, LENGTH = 192K
/* Memory is divided. Actual start is 0x30000000 and actual length is 768K */
SRAM4 (xrw) : ORIGIN = 0x38000000, LENGTH = 16K
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x0C006000, LENGTH = 500K
/* Memory is divided.
Actual start is 0x0C000000 and actual length is 2048K */
FLASH_NSC (rx) : ORIGIN = 0x0C0FE000, LENGTH = 8K
/* Non-Secure Call-able region*/
}然后在GTZC中配置MPCBB1：
▲ 图 6 GTZC下MPCBB1配置
在MPCBB1中将192KB的SRAM1配置为全部安全。
然后生成测试工程。
为了让测试代码跟boot工程保护一致，我们也让测试工程从0x0C006000，见之前ld文件中FLASH的定义范围。
还需要在修改向量偏移位置到0x6000处：
#define VECT_TAB_OFFSET 0x00006000UL
然后在main函数处增加测试代码：
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
txPendingFlag =0;
}
int main(void)
{
//… while (1)
{
if(txPendingFlag==0)
{
txPendingFlag =1;
HAL_UART_Transmit_DMA(&hlpuart1, (uint8_t *)aTxBuffer, sizeof(aTxBuffer));
}
HAL_Delay(100);
} //…
}让主函数周期性地从串口发送数据。为了让程序正常运行，需要使用STM32CubeProgrammer修改MCU从0x0C00 6000地址启动(主要为了与SBSFU_Boot保持一致):
▲ 图7 让MCU从0x0C00 6000地址启动
编译并烧录程序，并让程序运行起来后，使用示波器测量PA2引脚的波形，结果一切正常。
于是接下来移植到SBSFU_Boot工程。
由于在测试工程中已经测试OK，按理说，移植到boot工程后，带DMA的串口也应该发送正常。但实际测试却是跟客户所描述一样，发送内容全为0！
问题出在哪里？
仔细对比两者的差别，发现测试工程是有配置GTZC。MPCBB1的，对应SRAM1，但是Boot工程，它使用的是SRAM2，代码并没有配置MPCBB2，其初始化函数：
static void gtzc_init_cfg(void)
{
__HAL_RCC_GTZC1_CLK_ENABLE();
#ifdef TFM_ERROR_HANDLER_NON_SECURE
/* unsecure only one block in SRAM1 */
GTZC_MPCBB1_S->SECCFGR[0] = 0xfffffffe;
#endif
/* TFM_ERROR_HANDLER_NON_SECURE */
}在宏TFM_ERROR_HANDLE_NON_SECURE打开的情况下也只会配置MPCBB1，并没有配置MPCBB2。因此，SRAM的安全及特权属性应该是保留为默认属性，那么其默认属性是怎么定义的呢？
在参考手册RM0456 Rev 4第5.4.6节中，我们找到如下内容：
▲ 图 8 SRAM的默认属性定义
这说明，在默认情况下(TZEN)，SRAM2的默认属性是Secure+Privieged的。之前在测试代码对应的STM32CubeMx配置中，我们配置了通道，目标及源为安全属性，但并没有配置其特权属性。在CubeMx中其默认为非特权，见之前的图5所示。也就是说，我们需要将通道也配置成特权属性，于是直接修改代码：
//…
__HAL_LINKDMA(huart, hdmarx, handle_GPDMA1_Channel1);
if (HAL_DMA_ConfigChannelAttributes(&handle_GPDMA1_Channel1, DMA_CHANNEL_PRIV|DMA_CHANNEL_SEC|DMA_CHANNEL_SRC_SEC|DMA_CHANNEL_DEST_S EC) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
//…
__HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, handle_GPDMA1_Channel0);
if (HAL_DMA_ConfigChannelAttributes(&handle_GPDMA1_Channel0, DMA_CHANNEL_PRIV|DMA_CHANNEL_SEC|DMA_CHANNEL_SRC_SEC|DMA_CHANNEL_DEST_S EC) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
//…如上代码所示，在代码中配置DMA通道处(红色标记处)，将其改为配置特权属性。然后编译后再次测试，这次则能正常发送数据了：
▲ 图 9 串口正常发送数据
03、小结
在trustzone使能的情况下，MCU内的资源，若代码中没有显式设置的情况下，要注意其默认状态，内部flash，SRAM，片外存储映射区域以及GPIO引脚均为安全的，且特权，Securable外设基本都是非安全的,在STM32U5安全培训的一页PPT中有做总结，如下图所示：
本文所描述的问题，正是由于MPCBB2(Boot工程对应的RAM)没有配置，其默认为Secure+Prileged属性，但DMA默认属性为NonSecre+NonPrileged。代码中只配置DMA通道为Secure属性，并没有配置其为Prileged，因此导致其访问SRAM2时失败，这也就是为什么发送内容全为0的原因了。这也提醒我们，在开发trustzone相关的项目时，对各个资源的安全属性配置一定要小心。
来源：STM32
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