GCC 为 ARMv8 生成未对齐的访问

Question

我正在设置 ARMv8 嵌入式系统，并在尝试编译以下代码时偶然发现了一个硬故障：

void test_ram()
{
    const uint8_t goldendata[16] = { 0xde, 0xad, 0xba, 0xbe, 0, 0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa, 0, 0xff, 0xff };
    (void) goldendata;
}

有趣的是，当数组初始化时，我遇到了硬故障（未对齐访问）。 GCC 显然甚至知道访问是未对齐的，正如在 godbolt:

上可以看到的那样

使用 GCC 13.2 ARM 编译，选项

-std=c11 -ggdb -ffunction-sections -O0 -ggdb -ffunction-sections -O0 -Wall  -mcpu=cortex-m33 -mthumb -mfpu=fpv5-sp-d16  -mfloat-abi=hard

问题

为什么 GCC 会生成导致硬故障的数组初始化？

我不确定未对齐的访问是否需要硬故障，因为我发现了冲突的arm文档（未对齐的访问总是错误与错误，如果设置了

UNALIGN_TRP

位）：

Arm® v8-M 架构参考手册 DDI0553B.l B6.4 对齐行为

以下是未对齐的数据访问，总是会生成 对齐错误： • 非半字对齐 LDAH、LDREXH、LDAEXH、STLH、 STLEXH 和 STREXH。 • 非字对齐 LDREX、LDAEX、STLEX、STREX、 LDRD、LDMIA、LDMDB、POP（多个寄存器）、LDC、VLDR、VLDM、VPOP、 LDA、STL、STMIA、STMDB、PUSH（多寄存器）、STC、VSTR、VSTM、 VPUSG、VLLDM 和 VLSTM。适用于实施 Armv8.0-M 以后的架构

https://developer.arm.com/documentation/100235/0002/jds1485977091086

未对齐的访问通常比对齐的访问慢。在 此外，某些内存区域可能不支持未对齐访问。 因此，Arm 建议程序员确保访问是 对齐。要捕获意外生成的未对齐访问，请使用 配置和控制寄存器中的 UNALIGN_TRP 位。

我检查了 UNALIGN_TRP 位（位 3），它没有设置，但最终还是出现了错误。 (

gdb x/x 0xE000ED14

=>

0xe000ed14:    0x00000201

)

如果有什么区别的话，使用的 CPU 是 STM32U5 中的 CortexM33。

脚注：我发现可以通过将变量设置为静态（也称为不在堆栈上分配未对齐的数组）或通过向 gcc 传递

-mno-unaligned-access

选项

来抑制该问题

Answer 1

事实证明@Nate Eldredge 是对的：

生成了使用CubeMX代码来启用MPU，出于某种原因，Cube选择将内部闪存和内部存储器标记为

Device

。修改手动初始化代码以将内存设置为普通内存修复了该问题。复制意大利面 CubeMX 代码的片段。只需添加属性的宏

INNER_OUTER

即可解决该问题。 （申请Flash和RAM）

    HAL_MPU_Disable();
    
    MPU_AttributesInit.Number = MPU_REGION_NUMBER1; // pretty sure this should be MPU_ATTRIBUTES_NUMBER1 but since attributes and region number are defined to the same values, we stick with ST's initialisation here...
    MPU_AttributesInit.Attributes = INNER_OUTER( MPU_WRITE_BACK | MPU_TRANSIENT | MPU_RW_ALLOCATE );

    HAL_MPU_ConfigMemoryAttributes(&MPU_AttributesInit);