📚 课程目录第3章配置TZASC实现内存区域安全属性划分

3. 配置TZASC实现内存区域安全属性划分

任务说明

本案例使用TZASC（TrustZone Address Space Controller）将一段DRAM物理地址区域配置为安全世界独占，并验证非安全世界访问该区域时被阻止。目标地址区域为0x8000_0000 ~ 0x8000_FFFF（64KB），TZASC寄存器基地址为0xE120_0000。

TZASC配置实现

/* tzasc_config.c */
#include <stdint.h>

#define TZASC_BASE          0xE1200000UL
#define TZASC_REGION_CTRL   0x30    /* Region Control Register偏移 */
#define TZASC_REGION_ADDR   0x34    /* Region Address Register偏移 */
#define TZASC_REGION_SIZE   0x38    /* Region Size Register偏移 */
#define TZASC_REGION_ATTR   0x3C    /* Region Attributes Register偏移 */

/* 安全区域起始地址（需按64KB对齐） */
#define SECURE_REGION_BASE  0x80000000UL
/* 区域大小：64KB = 0x10000 */
#define SECURE_REGION_SIZE  0x10000UL

/* 使能TZASC */
static void tzasc_enable(void)
{
    volatile uint32_t *ctrl = (volatile uint32_t *)(TZASC_BASE + 0x00);
    *ctrl |= 0x1;   /* Bit0: TZASC_ENABLE */
}

/* 配置Region0为安全区域 */
static void tzasc_config_region0(void)
{
    volatile uint32_t *reg_ctrl = (volatile uint32_t *)(TZASC_BASE + TZASC_REGION_CTRL);
    volatile uint32_t *reg_addr = (volatile uint32_t *)(TZASC_BASE + TZASC_REGION_ADDR);
    volatile uint32_t *reg_size = (volatile uint32_t *)(TZASC_BASE + TZASC_REGION_SIZE);
    volatile uint32_t *reg_attr = (volatile uint32_t *)(TZASC_BASE + TZASC_REGION_ATTR);

    /* 1. 关闭Region0 */
    *reg_ctrl = 0x0;

    /* 2. 设置区域起始地址（bit31:20为地址，低20位清零） */
    *reg_addr = SECURE_REGION_BASE & 0xFFF00000UL;

    /* 3. 设置区域大小：64KB对应编码值0x0F（2^(15+1)=64KB） */
    *reg_size = 0x0F;

    /* 4. 设置属性：bit0=1使能，bit1=0非安全世界不可访问 */
    *reg_attr = 0x1;

    /* 5. 重新使能Region0 */
    *reg_ctrl = 0x1;
}

/* 初始化TZASC并配置安全区域 */
void tzasc_protect_dram(void)
{
    tzasc_enable();
    tzasc_config_region0();
}

非安全访问验证代码

/* tzasc_verify.c */
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

extern void tzasc_protect_dram(void);

/* 模拟非安全世界访问（实际环境中由NS-bit=1的CPU访问） */
static int ns_world_read(uint32_t addr)
{
    volatile uint32_t *p = (volatile uint32_t *)addr;
    uint32_t val;

    /* 在真实硬件中，此访问会触发TZASC拒绝并产生异常 */
    val = *p;
    printf("NS read @0x%08X = 0x%08X\n", addr, val);
    return 0;
}

int main(void)
{
    /* 先配置TZASC */
    tzasc_protect_dram();

    /* 尝试从非安全世界读取被保护区域 */
    printf("Attempt NS access to secure region...\n");
    ns_world_read(0x80000000UL);

    /* 若执行到这里说明访问未被阻止（仅用于演示流程） */
    printf("Verification complete.\n");
    return 0;
}

编译与运行

# 交叉编译（以ARMv8-A为例）
aarch64-linux-gnu-gcc -c tzasc_config.c -o tzasc_config.o
aarch64-linux-gnu-gcc -c tzasc_verify.c -o tzasc_verify.o
aarch64-linux-gnu-gcc tzasc_config.o tzasc_verify.o -o tzasc_test

# 在目标硬件上运行（需处于Secure World）
./tzasc_test

验证方法与判定标准

验证路径：在支持TrustZone的硬件平台（如ARM Juno或RPi3+TrustZone固件）上，先以安全世界身份运行tzasc_protect_dram()完成配置，然后切换CPU的NS位为1（非安全状态），再执行对0x8000_0000的读取指令。

预期结果：

若TZASC配置正确，非安全世界的读取会触发权限异常（Data Abort），系统进入异常处理，程序不会打印“NS read”成功信息；
若TZASC未生效或配置错误，非安全世界能正常读取该地址并打印数值。

判定标准：观察到非安全访问触发异常（异常向量指向TZASC错误处理）即判定为通过；若正常读取返回则判定失败。本案例代码中的ns_world_read()仅为演示调用流程，在真实硬件上该函数不会正常返回。

关键配置说明

Region Size编码：0x0F表示区域大小为2^(15+1)=64KB，与目标区域匹配；
属性寄存器bit0：置1使能该区域的安全访问控制；
属性寄存器bit1：保持0，表示非安全世界对该区域无访问权限；
地址对齐：区域起始地址必须与大小编码对应的粒度对齐（64KB），本案例中0x8000_0000满足要求。