引言
在 IoT（物联网）应用中，设备很容易受到通过互联网实施的恶意入侵。因此，保护设备和信息并使可信区域和不可信区域彼此隔离，这些安全主题就非常的重要。
% |. B+ F$ h, L; J) b( B7 XSTM32L5 和 STM32U5 系列器件（本文档的后面部分称其为 STM32L5、STM32U5 或 STM32L5/U5）基于高性能 Arm®Cortex®-M33 32 位 RISC 内核。该处理器使用 Armv8‑M 架构，主要应用于非常注重安全性的环境。
面向 Armv8-M 的 Arm® TrustZone®技术是一种安全扩展，旨在将硬件划分为安全区域和非安全区域。通过 Arm® TrustZone®技术和软件方法，STM32L5/U5 微控制器（MCU）为安全应用程序提供良好的设计灵活性。
' r, l4 x4 s3 x$ m% P本文档介绍 Arm® TrustZone®技术和 STM32L5/U5 器件的各项特性，这些特性允许将 MCU 内存/资源划分为安全区域和非安全区域。

1 概述
本应用笔记适用于基于 Arm® Cortex®内核设备的 STM32L5 和 STM32U5 系列微控制器。
提示 Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地区的注册商标。

2 Arm TrustZone 技术
8 _- f( L( ~' _# \2.1 概述
: g% f, C6 c/ u面向 Armv8-M 的 Arm TrustZone 技术将系统分为两个区域：一个是安全区域，另一个是非安全区域。安全与非安全区域的划分是基于内存映射的。
所有可用的微控制器资源（包括 Flash 存储器、SRAM、外部存储器、外设和中断）被分配给安全区域或非安全区域。规划了这些资源的安全属性之后，非安全区域只能访问非安全内存和资源，而安全区域可以访问这两个区域中的所有内存和资源，包括安全和非安全资源。
" Q' y( ]) d" s' O需要保护的重要数据（如加密密钥）必须在安全区域中以安全的方式进行存储和处理。
代码的执行位置定义了其类型：
• 如果代码在安全内存中执行，则称其为安全代码。
• 如果代码在非安全内存中执行，则称其为非安全代码。
' \( g, L9 e% M+ F! H* @3 E安全代码和非安全代码在相同的 STM32L5/U5 器件上运行，如下图所示。

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2.2 安全状态
8 J* O6 `1 b, ^2 q" B& b2 ]在简化视图中，执行的代码地址决定了 CPU 的安全状态，即安全或非安全：
• 如果 CPU 在非安全内存中运行代码，则 CPU 处于非安全状态。
• 如果 CPU 在安全内存中运行代码，则 CPU 处于安全状态。
6 j! w: S# Y/ I+ V+ YArmv8-M 技术定义了以下地址安全属性：
• 安全
3 r! p8 Z! J, B) e安全地址用于只能由安全代码或安全 master 访问的内存和外设。安全事务是那些由 master 发起并在安全状态下运行的事务。
) [3 i6 I& B$ M4 J6 w& E( o! d/ h# W8 q• 非安全可调用（NSC）
NSC 是一种特殊类型的安全位置。这种类型的内存是 Armv8-M 处理器允许为其保留 SG（安全门）指令的唯一类型，该指令允许软件从非安全状态转为安全状态。该 SG 指令可用于防止非安全应用程序从分支进入无效入口点。
当非安全代码调用安全端函数时：
– API 中的第一条指令必须是 SG 指令。
' l. \. p4 F! n, p) K* Y( a; [2 y– SG 指令必须在 NSC 区域内。
安全代码还提供非安全可调用函数，为非安全代码提供安全服务访问。
• 非安全
非安全地址用于设备上运行的所有软件均可访问的内存和外设。非‑安全事务源自以非安全方式运行的 master或访问非安全地址的安全 master（仅数据事务，非获取指令）。仅允许非安全事务访问非‑安全地址。非安全事务不能访问安全地址。
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3 I4 j. D1 x4 J# R/ f9 x5 `. M3 在 STM32L5 和 STM32U5 系列器件上实现 TrustZone
3.1 激活 STM32L5 和 STM32U5 TrustZone
在 STM32L5/U5 中，TrustZone 是默认禁用的，可以通过在相应的选项字节中设置 TZEN 选项位进行启用。
2 v( i+ U1 u$ }8 W本文档中描述的所有特性适用于启用了 TrustZone 的 STM32L5/U5 器件。
9 J5 m- V1 R* N! D6 f5 b' K  K
3.2 TrustZone 框图
; D- y9 n0 Y3 y% O  r& M- R在 STM32L5/U5 中，TrustZone 的实现得益于 SAU（安全属性单元）、IDAU（实现定义的属性单元）、Flash 存储器和 GTZC（全局 TrustZone 安全控制器 ）。
下面的框图详细说明了 TrustZone 的实现过程。


2 O8 b1 Q/ v1 g/ s5 }( B
3.3 安全属性单元（SAU）和实现定义的属性单元（IDAU）
+ D1 ^1 i5 o; M! aCPU 看到的内存地址安全状态由内部 SAU（安全属性单元）和 IDAU（实现定义的属性单元）组合控制。
安全属性的最终结果取决于 IDAU 和 SAU 其中较高的安全设置。安全属性的优先级如下：
• 安全具有最高的安全优先级。
• 非安全可调用的安全优先级次之。
• 非安全的安全优先级最低。
( I( e4 Z# x& D3 V下表显示了如何将特定的安全属性（安全、非安全、激活非安全可调用）分配给特定地址。

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3.3.1 STM32L5 和 STM32U5 的 IDAU 和存储器别名使用
STM32L5/U5 内存映射遵循 Arm 的建议实现一个重复的内存映射，一个用于安全视图，另一个用于非安全视图。
这意味着内存映射的每个区域（代码、SRAM、外设）被分成两个子区域，其中内部存储和外设被解码在两个单独的地址位置 - 非安全视图中和安全视图中。IDAU 的实现定义了这些区域的安全属性。
8 r( Z  y, c( m3 Z( p, c2 aIDAU 内存映射分区不可配置。它由硬件确定。下表显示了 STM32L5/U5 IDAU 定义的内存映射安全属性分区。
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6 R3 e' f5 C" G7 c& h3.3.2 STM32L5 和 STM32U5 SAU
STM32L5/U5 中有 8 个 SAU 区域。用户通过 SAU 修改所需的安全配置分区，如下表所示。启用 TrustZone 后，SAU 将所有地址默认为安全：所有内存区域均认为安全。
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示例
外设在两个地址范围被解码：非安全视图中的 0x4000 0000 和安全视图中的 0x5000 0000。
8 m0 f* w) V% L7 E. }- A根据 SAU 和 IDAU 的编程，安全代码通过生成安全事务来访问安全视图中的外设，而非安全代码在非安全视图中的另一个地址访问相同的外设。根据 GTZC/TZSC 如何定义外设安全属性，授权或拒绝访问。详情请参见第 4 节 和第 5 节 。
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