使用STM32F407的CCMRAM进行优化

写在前面

今天在搞STM32F4时，用到了一部分特殊内存——CCM。搜了搜网上没多少介绍，索性自己查手册。
某些芯片没有CCM

基本架构

废话少说，先看看这块内存特殊在哪里。官方的基本架构说明如下：
  The main system consists of 32-bit multilayer AHB bus matrix that interconnects:

Eight masters:
– Cortex® -M4 with FPU core I-bus, D-bus and S-bus
– DMA1 memory bus
– DMA2 memory bus
– DMA2 peripheral bus
– Ethernet DMA bus
– USB OTG HS DMA bus
Seven slaves:
– Internal Flash memory ICode bus
– Internal Flash memory DCode bus
– Main internal SRAM1 (112 KB)
– Auxiliary internal SRAM2 (16 KB)
– AHB1 peripherals including AHB to APB bridges and APB peripherals
– AHB2 peripherals
– FSMC
  The bus matrix provides access from a master to a slave, enabling concurrent access and efficient operation even when several high-speed peripherals work simultaneously. The 64-Kbyte CCM (core coupled memory) data RAM is not part of the bus matrix and can be accessed only through the CPU. This architecture is shown in

其架构和之前的STM32F1x区别还是挺大的。由上可知，CCM共64KB，是直接挂在D-bus上的，除了CPU（即Cortex-M核）之外，谁都无法访问。此外，由于CCM不属于BusMatrix的一部分，所有也就不能被其他组件访问，例如DMA控制器。
  还需要注意，SRAM1和SRAM2(CCM)的空间是不连续的。
  对于CCM，CPU能以最大的系统时钟和最小的等待时间从CCM中读取数据或者代码。官方文档说明了使用CCM的一些优势：比如将频繁读取的数据放到CCM，将中断函数放到CCM，这都能加快程序的执行速度。

如何使用

使用方式一

1. 配置Keil

知道了这块特殊内存，那么我们怎么来使用他呢？常用Keil的人应该知道，在其配置中，有如下选项：
  

在默认情况下，其中的IRAM2我们不选中，现在我们就可以选中该部分。这样，Keil在生产代码时，就会自动将变量分配到该部分RAM中了。具体的可以打开，Keil生成的.map文件看看。

2. 配置Keil新建一个sct文件

; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

LR_IROM1 0x08020000 0x000D0000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08020000 0x000D0000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)
   *(InRoot$$Sections)
   .ANY (+RO)
   .ANY (+XO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x00030000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)
  }
  RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  {
   .ANY (ccmram)
  }
}

3. 配置工程，加载刚才sct
   
4. 宏定义指定区域

#define CCMRAM __attribute__((section("ccmram")))

5. 声明变量

/** This is the actual memory used by the pools (all pools in one big block). */
CCMRAM static u8_t memp_memory[MEM_ALIGNMENT - 1 
#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) + ( (num) * (MEMP_SIZE + MEMP_ALIGN_SIZE(size) ) )
#include "lwip/memp_std.h"
];

我自己使用的方法：
CCMRAM uint8_t g_szESWaveBuffData[65535] = {0};

6. 编译后的Map文件
   

注意：

如果仅仅定义几个变量，可能Keil不会将其放到该RAM中。
我在用的时候，没有选中RAM2，Keil仍然把部分内存放到了RAM2中，不知为啥！
  但是，这样就有一个问题：由于其只能被内核访问，一旦Keil将例如DMA用的内存放到了该部分RAM中，那么DMA将不能工作！ 那么怎么使用更合适呢?

关于系统

我这搞这部分的时候，正好用了FreeRTOS。于是就像既然这部分只能给内核访问，为了内存的合理利用，能不能直接将这部分内存给系统，剩下的给不就是想怎么用就怎么用了么？而且分给FreeRTOS 64KB的内存正好符合我的设计需要！
  了解了上面的分散加载文件后，要将FreeRTOS放到RMA2中就非常简单了，根据使用的FreeRTOS的文件，只需要如下的分散加载文件即可。

RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  {
  port.o (+RW +ZI)
  queue.o (+RW +ZI)
  tasks.o (+RW +ZI)
  heap_4.o (+RW +ZI)
  ; 其他的用到的FreeRTOS的.o文件
}

这样就又有一个问题，如果使用动态申请的内存，则内存还是在RAM2中，如果传递给DMA时，则会出错！

注意：

1. FreeRTOS中部分文件只有代码，没有数据(RW和ZI)，例如：list.c，这样就不能放到上面的分散加载文件中

注意事项

需要了解ARM的分散加载文件。
需要了解个别的编译器指令
参考文档
STM32F407 Reference manual