MCXN546/MCXN947 关于 RAMX 使用限制的说明

小恩GG

概述
在某些应用中，为了实现更高效的 I/O 时序控制，程序需要从 RAM 而非 Flash 执行，以提升性能。当程序体积较大（例如约 192 KB），可选择将程序放入 RAMC、RAMD 和 RAME 等区域执行。同时，为数据存储（包括堆和栈）选择合适的 RAM 区域也尤为重要。
当栈放在如 RAMB 等其他 RAM 区域时，调试；则可正常进行而在调试过程中，若将栈放在 RAMX，可能会遇到调试失败的问题。

硬件环境：
        开发板：FRDM-MCXN947

软件环境：
        IDE：MCUXpresso IDE v11.9.0
        SDK：SDK Builder | MCUXpresso SDKBuilder (nxp.com)
        基础工程: Hello_world


1.  常见问题
        是否可以将 RAMX 用作堆或数据存储区域（不包含栈）？
        使用 RAMX 时有什么限制？
        为什么将栈放在 RAMX 时调试会失败？

2.  调查与实验

我们基于 MCXN947 Hello World 示例工程 在 MCUXpresso IDE 中进行了验证和实验。默认情况下，该程序存放在内部 Flash。

当栈放在 RAMX 并进行调试时，程序无法启动，程序计数器（PC）无法跳转至应用程序入口。

为了进一步分析，我们做了以下实验：

2.1 实验1

创建函数：

__attribute__((section("criticalFunc")))

void critical_func1(uint32_t n) {

    PRINTF("Arg = %d .\r\n", n);

    PRINTF("critical_func1.\r\n");

    PRINTF("critical_func1.\r\n");

}

将函数数据区放在 RAMX，将堆放在 RAMX，调试正常。

结论：
RAMX 可以用于堆或数据区。

2.2 实验2
将函数数据区放在 RAMX，将栈放在 RAMX，无法调试。




2.3 实验3
将函数数据区放在 RAMX，将栈放在 RAMX，并将应用程序整体链接至 RAM，
调试正常。



2.4  实验结论
RAMX 使用限制
当代码运行在 内部 Flash 时：
RAMX 可用于存放堆或数据区，但不建议用于栈。
当代码运行在 RAM 时：
RAMX 可用于存放堆、数据区和栈。

是否可将栈放在 RAMX，取决于程序代码的存放位置（Flash 或 RAM）

3. 栈放在 RAMX 导致调试失败的原因
当 BootROM 准备跳转至存放在 Flash 的应用程序时，会检查向量表中的初始栈指针（SP）是否位于有效的内存区域。在当前 BootROM 实现中，RAMX 并未被视作有效的栈区域。如果初始 SP 在 RAMX，BootROM 将拒绝启动该程序。

4. 解决方案
可以通过修改启动代码来规避此限制。
方法如下：
在向量表中，将初始 SP 设置为有效的 SRAM 区域的临时值。
在 Reset Handler 开头，通过汇编手动将实际 SP（位于 RAMX）加载到 MSP。

例如：

1. __attribute__ ((used, section(".isr_vector")))
   
2. void (* const g_pfnVectors[])(void) = {
   
3.     (void*)0x20040000, // 临时栈指针
   
4.     ResetISR, // 复位处理函数
   
5.     NMI_Handler,
   
6.     HardFault_Handler,
   
7.     // ...
   
8. };
   
9. __attribute__ ((naked, section(".after_vectors.reset")))
   
10. void ResetISR(void) {
    
11.     __asm volatile ("cpsid i"); // 禁用中断
    
12.     __asm volatile (
    
13.         "LDR R0, =0xE000ED08 \n"
    
14.         "STR %0, [R0] \n"
    
15.         "MSR MSP, %2 \n"
    
16.         "MSR MSPLIM, %1 \n"
    
17.         :
    
18.         : "r"(g_pfnVectors), "r"(_vStackBase), "r"(_vStackTop)
    
19.         : "r0", "r1", "r2"
    
20.     );
    
21.     // 后续初始化...
    
22. }
    

复制代码

5. 总结
RAMX 可用于堆或数据区，不含栈时无问题。
当代码位于 Flash 时，不建议栈放在 RAMX，除非修改启动代码。
当代码位于 RAM 时，RAMX 可用于栈、堆及数据区。
修改启动代码可支持栈放在 RAMX，并保证正常调试。

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