【ARM CoreLink 系列 7 -- TZC-400控制器简介】
文章目录
- 背景介绍
- 1.1 TZC-400 简介
- 1.2 TZC-400 使用示例
- 1.3 TZC-400 interfaces
- 1.3.1 FPID
- 1.3.2 NSAID
- Region
- region 检查规则
- 1.4 Features
- 1.5 Register summary
- 1.6 TZC-400和TZPC和TZASC区别
背景介绍
为了确保内存能够正确识别总线的信号控制位，新增一个TrustZone地址空间控制器（TrustZone Address Space Controller，TZASC）组件来实现对内存地址的安全扩展，将内存区域划分为安全内存区域和非安全内存区域，安全世界可以访问安全内存和非安全内存，而普通世界只能访问非安全内存，如下图所示：
内存区域的划分是在系统启动时通过配置TZASC组件（TZC-400/TZC-380）来实现的。
1.1 TZC-400 简介
TZC-400由 Control unit 和 Filter unit 构成，其中Control unit 用于对每一个区域的安全设置进行编程，具体包括：
- 使能情况；
- 安全访问权限；
- Base地址；
- Top 地址；
- Non-secure ID filtering（基于NSAID信号）。
在Control unit的配置下，始终存在 1 个全地址区域 Region 0，并且可以扩展 8 个分离的区域 Region 1 - Region 8。Region 1-Region 8 的区域互不交叉，如下图所示。
而 Filter unit 用于对访问进行安全检查，根据NSAID信号决定是否允许访问该地址。
1.2 TZC-400 使用示例
不同的 Master 会连接到不同的 filter unit。TZC-400通过ACE-Lite响应通道或中断上报检查错误。
TZC-400 在SoC 系统层面的使用：
1.3 TZC-400 interfaces
提供接口如下图所示：
- clock 和 reset 信号，TZC-400 使用了下面clock domain：
- PCLK domian： 给带APB接口的控制单元使用；
- ACE-Lite clock domain，给每个 filter unit 使用，名字是ACLKx。
- TZC-400 为每个clock 提供了一个异步复位信号。
其它的信号，这里不在做过多介绍，可以查看对应的SPCE 文档。接下来主要介绍下认证输入信号：
- Fast Path IDentity inputs；
- Non-Secure Access IDentity inputs。
1.3.1 FPID
Fast Path IDentity (FPID)决定 filter unit 的读操作是使用低延时快速路径还是普通路径。每个filter unit有单独1 根 FPID 输入。fast path 依赖 speculative access，因此必须开启 master 和 slave 的 speculative access 功能。如果在读操作的过程中接入 ACE-Lite 上的 FPID 信号线拉高，那么filter uint 将会把访问路由到快速通道上，如果推测执行功能没有打开，那么会将访问路由到普通通道上。
1.3.2 NSAID
Non-secure Access IDentity (NSAID) 标识发起访问的 master。如上图所示，每个filter unit 有两组 NSAID 信号，每组4个bit，NSAIDR[3:0]用于标识读地址，NSAIDW[3:0]标识写地址。
Region
Region是一个连续的地址空间定义了start和end。
region有单独的安全级别配置。
TZC-400有9个regions：region0 是 default，部分编程，region1-8是完全编程。
通过control unit设置每个region的安全和地址空间。
region 检查规则
- region必须使能，filter unit才能用来检查访问合法性
- region0始终是使能的，只能修改安全访问属性。
f- ilter unit如果在其他region找不到访问地址匹配，会使用region0的配置 - Filter unit使用的region1-8空间不能有overlap memory，但是region1-8可以与region0有overlap memory，而且region1-8的规则会覆盖region0。
1.4 Features
- 可以在地址映射中最多定义8个region(完全编程)。
- 一个默认的基本区域覆盖所有剩余的地址映射部分，即region0。
- 通过APB4总线编程每个region的访问权限，包括region0。
- 只有当ACE-Lite事务的安全状态/ID和映射region的安全设置匹配时，filter unit才允许在ACE-lite master和slave之间传输数据。
- 所有filter units共享公共区域配置寄存器的设置，保证一致性。
- filter unit支持相互独立的异步时钟，而且也和control unit的APB时钟是异步的。
- 支持双读访问通道，即快速路径和正常路径。快速路径具有低延迟，但outstanding数量
有限。正常路径可以支持更多数量的outstanding，正常路径支持256个待处理事务，但延迟不低于快速路径的延迟。 - 非安全访问是基于ID进行事务过滤的。
状态和中断信号可以通过软件编程进行配置，从而管理失败的权限检查。 - 每个时钟域都有AXI低功耗接口。
- Gate keeper用于控制每个filter unit的访问状态，使能或禁用。
1.5 Register summary
| offset | name | type | description |
|---|---|---|---|
| 0x0 | BUILD_CONFIG | RO | 当前IP实现了几个region，实现了几个filter |
| 0x4 | ACTION | RW | 当访问检查失败时，中断和bus返回如何处理 |
| 0x8 | GATE_KEEPER | RW | 控制每个filter unit的使能和去使能，低bit对应每个filter unit控制，高bit代表状态 |
| 0xc | SPECULATION_CTRL | RW | 控制读写随机访问 |
| 0x10 | INT_STATUS | RO | 每个filter unit的中断状态 |
| 0x14 | INT_CLEAR | WO | 每个filter unit的中断状态清除 |
| 0x100+(0x20*n) | REGION_TOP_LOW | RW | regionX的低地址 |
| 0x108+(0x20*n) | REGION_TOP_HIGH | RW | regionX的高地址 |
| 0x110+(0x20*n) | REGION_ATTRIBUTES | RW | 控制每个region的属性：安全读写属性、是否使能对应filter unit |
| 0x114+(0x20*n) | REGION_ID_ACCESS | RW | 高bit控制写，低bit控制读每bit对应NSAID的使能情况 |
1.6 TZC-400和TZPC和TZASC区别
物理内存和外设的隔离保护通过TZASC和TZPC的设置来达到目的。TZASC可以把物理内存分成多个区域，每个区域的访问权限可以灵活配置为安全区域或是非安全区域，甚至可以配置成只有普通世界可以访问。TZPC则是配置不同的外设属于哪个世界。当然了TZASC和TZPC的配置只能在安全世界下进行。
TZPC只能控制某个外设的安全属性，它不能细粒度的控制地址空间。
TZC400是TZASC的具体实现的IP。
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