调试TrustZone时，如何处理HardFault？
trustzone
恩智浦基于cortex m33内核的mcu，lpc55s6x/lpc55s1x, rt600/rt500等产品提供了对trustzone的支持，并在soc上提供了安全ahb控制器等功能，旨在帮助客户完成良好的安全隔离，并建立可信执行环境。
在产品设计之初，我们就要有一个基本的“隔离”的概念。
需要考虑的问题大致有以下两个方面：
产品中的哪些功能和模块应该放在安全区？（这部分代码往往是核心且精简，且经过安全审查的，安全区的内容不允许非安全区的代码触碰）；
哪些功能应该放在非安全区？（这样放在非安全区中的代码，即使出现安全漏洞（例如栈溢出漏洞等等）后被攻击，mcu的安全区中的资源和外设也无法被攻击者利用）。
令人头疼的hardfault
对于mcu工程师，trustzone是一个比较新的技术，在开发调试过程中，由于trustzone配置问题，时常遇到各种意料之外的hardfault，我们也经常调侃，这个trustzone也太安全了，连我们自己都进不去。
其实这种问题往往是由于在开发阶段，我们实际的行为和我们对trustzone的划分不一致。
平常我们认为正常的行为与操作，对于trustzone来说，已经越界违规了，这就会使truztzone触发hardfault，并阻止违规行为。
在这种情况下，我们就需要找到导致hardfault的原因，并调整对于trustzone的配置。
注：trustzone相关的故障会触发securefault异常。在芯片上电后的默认情况下，securefault异常并没有被使能，因此，此异常会被“升级”为hardfault。在通常情况下，建议使用默认的设置，因为hardfault拥有更高的中断优先级，可以使故障在第一时间被响应。
获取违规操作的蛛丝马迹
cortex m33内核本身在sau中提供了两个寄存器：sfsr(secure faultstatus register，安全故障状态寄存器)和sfar(secure fault address register，安全故障地址寄存器)。
sfsr寄存器用于指示出现错误的类型，例如非安全区试图访问安全区，从安全区到非安全区的非法跳转等。
sfar寄存器用于指示出现错误的内存地址。
看起来这两个寄存器就足以帮助我们查到问题的根源了。但是，有时候，我们从这两个寄存器拿到了错误的原因和地址，仔细检查后发现无论是安全区还是非安全区的程序，都没有显式的访问这个地址。
这是由于mcu系统愈发复杂，总线上除了m33内核之外，还有许许多多的其他的外设，例如dma，usb等等。肇事者不一定是m33内核，还有可能是其他的外设，例如dma。
下面是一种常见的事故：被划分为非安全的dma在工作中访问了安全区的地址或外设，违反了trustzone的配置，造成了hardfault。
恩智浦的mcu在soc层面提供了一个安全ahb控制器，能够帮我们侦查肇事现场，找出肇事者的蛛丝马迹。
其实原理很简单，安全ahb控制器提供了三个寄存器，sec_vio_info_valid，sec_vio_misc_info和sec_vio_addr。
sec_vio_info_valid用来指示肇事现场，这个寄存器中存储了肇事现场的ahb 的端口号(port number)，端口号与外设的对应关系参见用户手册的”memory map overview”章节。
每一个ahb端口都相应有一个sec_vio_misc_info寄存器，用来指示肇事的信息，例如违规操作是读操作引起的还是写操作引起的等等，最重要的是会指出肇事者的身份：
每个ahb端口还有一个sec_vio_addr，用来指示肇事现场的地址。
有了上述信息，我们就捉到了真正的肇事者。在开发阶段，我们就可以利用这些信息去调整我们的trustzone的配置。
更进一步
当然，上述功能不只能在开发阶段帮我们排查hardfault。我们也可以利用这个机制在产品出厂之后为我们提供防御措施。
产品出厂后，当我们检测到由trustzone产生的hardfault的原因之后，可以将其记录，以便于后续分析。如果设备有联网能力，可以将其传输至服务器。利用这些信息我们可以发现产品的哪些模块受到了攻击，方便我们后续针对性地进行ota升级。云端和设备本地也可在此时检测镜像以及存储介质的完整性，以检查程序和存储介质是否被恶意篡改。
小结
综上所述，利用sau和安全ahb控制器调查hardfault的方法并不复杂，nxp的mcuxpresso sdk也提供了一个完整的demo。
以lpc55s69为例，demo的路径如下：sdkboardslpcxpresso55s69trustzone_examplessecure_faults。
这个demo中，人为制造了几种trustzone触发hardfault的案例，在产生hardfault后，使用上文描述的方法，处理相关寄存器并打印事故信息。
通常来说，在开发阶段，我们可以参考demo中hardfault的处理代码，按需移植到自己的工程中。
来源：恩智浦mcu加油站
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需要考虑的问题大致有以下两个方面：
产品中的哪些功能和模块应该放在安全区？（这部分代码往往是核心且精简，且经过安全审查的，安全区的内容不允许非安全区的代码触碰）；
哪些功能应该放在非安全区？（这样放在非安全区中的代码，即使出现安全漏洞（例如栈溢出漏洞等等）后被攻击，mcu的安全区中的资源和外设也无法被攻击者利用）。
令人头疼的hardfault
对于mcu工程师，trustzone是一个比较新的技术，在开发调试过程中，由于trustzone配置问题，时常遇到各种意料之外的hardfault，我们也经常调侃，这个trustzone也太安全了，连我们自己都进不去。
其实这种问题往往是由于在开发阶段，我们实际的行为和我们对trustzone的划分不一致。
平常我们认为正常的行为与操作，对于trustzone来说，已经越界违规了，这就会使truztzone触发hardfault，并阻止违规行为。
在这种情况下，我们就需要找到导致hardfault的原因，并调整对于trustzone的配置。
注：trustzone相关的故障会触发securefault异常。在芯片上电后的默认情况下，securefault异常并没有被使能，因此，此异常会被“升级”为hardfault。在通常情况下，建议使用默认的设置，因为hardfault拥有更高的中断优先级，可以使故障在第一时间被响应。
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sfsr寄存器用于指示出现错误的类型，例如非安全区试图访问安全区，从安全区到非安全区的非法跳转等。
sfar寄存器用于指示出现错误的内存地址。
看起来这两个寄存器就足以帮助我们查到问题的根源了。但是，有时候，我们从这两个寄存器拿到了错误的原因和地址，仔细检查后发现无论是安全区还是非安全区的程序，都没有显式的访问这个地址。
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sec_vio_info_valid用来指示肇事现场，这个寄存器中存储了肇事现场的ahb 的端口号(port number)，端口号与外设的对应关系参见用户手册的”memory map overview”章节。
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