TrustZone中Secure和Non-Secure模式的切换
ARMv8-M的TrustZone支持Secure和Non-Secure模式的直接切换。以下几个汇编指令是状态切换中要用到的比较重要的指令：
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| SG | Secure Gateway是状态切换的第一条指令 |
| BXNS | 用于安全模式切换到非安全模式 |
| BLXNS | 用于安全模式下的非安全函数调用 |
一下是状态切换的一个框图：
从非安全模式下调用安全模式函数也是允许的，不过entry point的第一条指令必须是SG指令，并且这条SG指令必须在Non-Secure callable区域。
如果Non-Secure程序调用了一个Secure API，API通过BXNS指令返回。如果Non-Secure程序尝试分支（跳转）或者在没有有效entry point的情况下发起一个调用，那么将会产生一个异常。ARMv8-M中Secure异常为SecureFault。
ARMv8-M的TrustZone允许Secure程序调用Non-Secure函数。这种情况下，Secure程序通过BLXNS指令调用Non-Secure软件。这个过程中，返回地址和处理器信息被曝存在一个Secure堆栈中，程序的链接寄存器（Link Register LR)也会设置成一个特殊的值FNC_RETURN，函数地址的最低位必须是0.
下面的流程就是一个Secure程序执行Non-Secure调用的一个流程：
Non-Secure程序执行完成之后会通过RNC_RETURN地址进行跳转，这个操作会触发安全堆栈里面的内容出栈，处理器得到真正的返回地址，实现函数返回。这个过程中状态的转换时隐性的，并且会隐藏真正的返回地址。Secure软件可以向调用中传递参数信息，并可以在调用之前清除必要的Secure数据。
状态转换可以在异常和中断中执行。每个中断可以配置为Secure或者Non-Secure中断，具体的类型通过Interrupt Target Non-Secure(NVIC_INTS)寄存器配置，这个寄存器只能在Secure状态下修改。而不同种类的中断的发生和当前处理器所处的状态无关。
如果中断产生的时候，CPU的状态和中断类型相同，那么中断的流程和普通的M-系列CPU的中断流程类似，依然具有低延迟的特性。而当处理器运行在Secure模式的时候，产生了Non-Secure中断，这个时候中断处理和普通的中断处理差别较大。
在这种情况下，处理器会将所有Secure相关信息压栈，并会清空寄存器中的数据，防止数据意外泄露。
所有中断相关的特性，比如中断嵌套，中断向量，中断向量表重定义都是支持的。并且TrustZone中依然会保留低延迟的中断特性。不过在Secure模式下触发Non-Secure中断的时候，延迟会有所增加，这主要是要将一些安全数据压栈导致的。
增强型的中断处理可以采用浮点单元（Floating-Point Unit FPU)中的Lazy stacking寄存器，lazy stacking可以降低中断延迟。因为不需要将FPU中的寄存器压栈，除非中断处理程序中也要用到FPU。在ARMv8-M中可以采用同样的形式降低中断延迟。
处理器的Secure状态
简单来说，当前程序的PC地址决定了当前处理器的状态。
- 如果PC在Non-Secure空间，那么处理器就在Non-Secure状态
- 如果PC在Secure空间，那么处理器就在Secure状态
- 如果处理器在Secure状态，那么它必须从Secure内存取指令
ARMv8-M架构支持程序在Secure和Non-Secure之间的调用和跳转。唯一的限制是Non-Secure调用Secure的时候必须有一个有效的Entry Point。
注意：在一些特定的例子里面，当从Non-Scure切换到Secure模式的时候，第一条指令必须是SG指令，并且当SG指令执行的时候，处理器必须处于Non-Secure状态。
设计特点
ARMv8-M中TrustZone的设计具有以下一些特点：
- Non-Secure调用Secure函数的时候，必须通过有效的Entry Point，但是Entry Point的数量并没有限制。
- 状态转换的代价比较低，当从Non-Secure转换到Secure状态时候只多了一条SG指令，而从Secure状态转换到Non-Secure状态的时候也只是多了几个时钟
- 在运行Secure代码的时候依然可以处理Non-Secure中断，处于安全考量，进入中断的时候需要将必要的数据压栈
- 系统默认从Secure模式启动，启动代码会初始化一个信任链，这个过程也称为Secure boot
- 低功耗：系统设计并不需要区分Secure和Non-Secure CPU寄存器，并且还可以有效防止Non-Secure中断窥探Secure模式的数据。
- 简单易用：中断处理函数还是C风格，Non-Secure对Secure的API调用是标准的C/C++函数调用
- 高扩展性：设计允许Secure调用Non-Secure函数，因为Secure模式一般还要访问Non-Secure模式下的驱动代码，Secure模式下也还是有特权和非特权两种权限，因此可以提供非常灵活的配置。
最后更新于 2019-08-04 11:42:10 并被添加「嵌入式 ARM TrustZone」标签，已有 8521 位童鞋阅读过。
本作品采用知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际许可协议进行许可。
“如果PC在Secure空间，那么处理器就在Secure状态”
——看起来Secure空间的APP访问None Secure空间的RAM Code，也是会发生状态转换的。