STM32H5 FLASH擦写HardFault解决：RO区域不可缓存，ICACHE需关或MPU配置

STM32H5（如 H503RB）擦写 FLASH 时触发 HardFault，核心原因是开启 ICACHE（指令缓存）后读取了 FLASH 的 RO（只读）区域（如 FLASHSIZE_BASE）——RO 区域默认不可缓存，缓存访问会引发总线错误。解决方案有两种：擦写前后关闭 / 重启 ICACHE，或通过 MPU 将 RO 区域设为 Non-cacheable，两种方案均可彻底规避异常。

资料获取：开发经验 | LAT1579 STM32H5擦写FLASH时意外触发hardfault

1. 问题背景：HardFault 的诡异触发场景

客户基于 STM32H503RB 开发，遇到关键异常：

1. 异常现象：使能 ICACHE 以提升代码效率，在 FLASH 擦写前调用GetSector函数（通过地址查找扇区）时，意外触发 HardFault；
2. 正常情况：关闭 ICACHE 后，FLASH 擦写、扇区查找均正常；
3. 核心环境：STM32H503RB（双 bank FLASH，支持 read-while-write）、STM32CubeH5 例程 “FLASH_EraseProgram”、ICACHE 使能。

2. 问题复现：3 步必现异常

2.1 基础配置

• 基于官方 “FLASH_EraseProgram” 例程，保留 FLASH 擦写核心逻辑；
• 在main函数开头使能 ICACHE：
  if (HAL_ICACHE_Enable() != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
  

2.2 关键修改（触发异常）

• 注释例程中 “擦写前关闭 ICACHE、擦写后重启” 的代码；
• 调用GetSector函数查找目标地址对应的扇区：

  uint32_t FirstSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR); // 触发HardFault
  

2.3 定位关键触发点

• 单步调试发现：HardFault 触发在读取FLASHSIZE_BASE（0x08FFF80CUL）时；
• 该地址属于 FLASH 的 RO 区域，ICACHE 开启时缓存访问导致总线错误。

3. 根源拆解：RO 区域的缓存访问禁忌

3.1 RO 区域的定义与特性

根据 STM32H5 参考手册，FLASH 的 RO 区域范围为0x08FFF800~0x08FFFFFF，包含多个关键寄存器地址：

• RO 区域通过 AHB 主接口访问，默认不可缓存；
• 手册明确要求：RO/OTP 区域需禁用缓存，否则需通过 MPU 配置 Non-cacheable 属性。

3.2 异常触发逻辑

• ICACHE 开启后，CPU 会缓存访问过的指令 / 数据，当读取 RO 区域时，缓存访问与 RO 区域的 “不可缓存” 属性冲突；
• 冲突引发总线错误，触发 Cortex-M33 内核的 HardFault 中断，且异常并非直接发生在 FLASH 擦写函数，而是前置的扇区查找（读取 FLASHSIZE_BASE）。

4. 解决方案：两种落地方法，按需选择

方法 1：擦写 FLASH 前后关闭 / 重启 ICACHE（简单直接）

核心逻辑：暂时关闭 ICACHE 规避 RO 区域访问冲突，擦写完成后重新开启以恢复性能，适配大多数场景。

核心代码示例

// FLASH擦写函数（优化后）
void FLASH_Erase_Program_With_ICACHE_Control(void) {
  uint32_t FirstSector = 0, NbOfSectors = 0;
  FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct = {0};
  uint32_t SectorError = 0;

  // 步骤1：擦写前关闭ICACHE
  if (HAL_ICACHE_Disable() != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  // 步骤2：查找扇区（此时读取RO区域无缓存冲突）
  FirstSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR);
  NbOfSectors = GetSector(FLASH_USER_END_ADDR) - FirstSector + 1;
  EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
  EraseInitStruct.Banks = FLASH_BANK_1;
  EraseInitStruct.Sector = FirstSector;
  EraseInitStruct.NbSectors = NbOfSectors;
  EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;

  // 步骤3：执行FLASH擦写、编程
  if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SectorError) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
  // （编程逻辑省略，按实际需求添加）

  // 步骤4：擦写完成后重新开启ICACHE
  if (HAL_ICACHE_Enable() != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

方法 2：MPU 配置 RO 区域为 Non-cacheable（无需关 ICACHE）

核心逻辑：通过 MPU 将 RO 区域（0x08FFF800~0x08FFFFFF）标记为 Non-cacheable，ICACHE 可持续开启，兼顾性能与兼容性，适合需要全程启用缓存的场景。

核心代码示例（MPU 配置）

void MPU_RO_Region_Config(void) {
  MPU_Region_InitTypeDef mpu_init = {0};

  // 步骤1：配置前禁用MPU
  HAL_MPU_Disable();

  // 步骤2：配置RO区域（0x08FFF800~0x08FFFFFF）
  mpu_init.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  mpu_init.BaseAddress = 0x08FFF800; // RO区域起始地址
  mpu_init.Size = MPU_REGION_SIZE_256B; // 区域大小（覆盖RO全范围）
  mpu_init.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; // 读写权限
  mpu_init.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; // 禁用缓冲
  mpu_init.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; // 关键：禁用缓存
  mpu_init.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; // 非共享
  mpu_init.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; // 匹配RO区域属性
  mpu_init.SubRegionDisable = 0x00; // 启用所有子区域
  mpu_init.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE; // 禁止执行指令

  // 步骤3：应用MPU配置并重新启用
  HAL_MPU_ConfigRegion(&mpu_init);
  HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

使用说明

• 在main函数开头先配置 MPU，再启用 ICACHE：
  MPU_RO_Region_Config(); // 先配置MPU
  if (HAL_ICACHE_Enable() != HAL_OK) { // 再启用ICACHE
    Error_Handler();
  }
  

• 后续 FLASH 擦写、扇区查找无需关闭 ICACHE，直接执行即可。

5. 关键注意：RO 区域全量地址表

除 FLASHSIZE_BASE 外，以下地址均属于 RO 区域，访问时需禁用缓存：

6. 开发经验小结

1. RO/OTP 区域禁忌：STM32H5 的 RO、OTP 区域默认不可缓存，开启 ICACHE 后直接访问必触发 HardFault；
2. 排查技巧：带 Cache 的 STM32 型号（H5/H7/G4 等）遇到不明 HardFault，可先关闭 ICACHE 排查 —— 缓存访问冲突是高频诱因；
3. 方案选择：简单场景用 “关闭 / 重启 ICACHE”，性能敏感场景用 “MPU 配置”，后者无需中断缓存功能，更适合持续高性能需求；
4. 双 bank 特性：STM32H5 的双 bank FLASH 支持 read-while-write，但不改变 RO 区域的缓存访问限制，不可混淆。