s3c2440硬件篇之三：MMU

時(shí)間：2018-10-18 11:40:01

關(guān)鍵字： mmu s3c2440 硬件篇

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[導(dǎo)讀]MMU：內(nèi)存管理單元。功能：（1）虛擬地址---->物理地址的映射，使得各個(gè)進(jìn)程擁有看起來(lái)一樣的地址空間。（2）檢查內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限（硬件自己實(shí)現(xiàn)）。保護(hù)各個(gè)進(jìn)程所用的內(nèi)存不被其它進(jìn)程破壞。在32位的CPU中，虛擬內(nèi)存地

MMU：內(nèi)存管理單元。功能：

（1）虛擬地址---->物理地址的映射，使得各個(gè)進(jìn)程擁有看起來(lái)一樣的地址空間。

（2）檢查內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限（硬件自己實(shí)現(xiàn)）。保護(hù)各個(gè)進(jìn)程所用的內(nèi)存不被其它進(jìn)程破壞。

在32位的CPU中，虛擬內(nèi)存地址為0~0xFFFF_FFFF.

Cache:介于主存和CPU之間的高速緩沖存儲(chǔ)器。

代碼詳解：（參考韋東山大哥代碼）

（1）head.S

@*************************************************************************
@ File：head.S
@ 功能：設(shè)置SDRAM，將第二部分代碼復(fù)制到SDRAM，設(shè)置頁(yè)表，啟動(dòng)MMU，
@ 然后跳到SDRAM繼續(xù)執(zhí)行
@*************************************************************************

.text
.global _start
_start:
ldr sp,=4096 @ 設(shè)置棧指針，以下都是C函數(shù)，調(diào)用前需要設(shè)好棧
bldisable_watch_dog @ 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會(huì)不斷重啟
blmemsetup @ 設(shè)置存儲(chǔ)控制器以使用SDRAM
blcopy_2th_to_sdram @ 將第二部分代碼復(fù)制到SDRAM
blcreate_page_table @ 設(shè)置頁(yè)表
blmmu_init @ 啟動(dòng)MMU
ldr sp,=0xB4000000 @ 重設(shè)棧指針，指向SDRAM頂端(使用虛擬地址)
ldr pc,=0xB0004000 @ 跳到SDRAM中繼續(xù)執(zhí)行第二部分代碼
halt_loop:
b halt_loop

(2)init.c

/*
* init.c: 進(jìn)行一些初始化，在Steppingstone中運(yùn)行
* 它和head.S同屬第一部分程序，此時(shí)MMU未開(kāi)啟，使用物理地址
*/

/* WATCHDOG寄存器 */
#defineWTCON(*(volatileunsignedlong*)0x53000000)
/* 存儲(chǔ)控制器的寄存器起始地址 */
#defineMEM_CTL_BASE 0x48000000

/*
* 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會(huì)不斷重啟
*/
voiddisable_watch_dog(void)
{
WTCON=0;// 關(guān)閉WATCHDOG很簡(jiǎn)單，往這個(gè)寄存器寫(xiě)0即可

}

/*
* 設(shè)置存儲(chǔ)控制器以使用SDRAM
*/
voidmemsetup(void)
{
/* SDRAM 13個(gè)寄存器的值 */
unsignedlongconstmem_cfg_val[]={0x22011110,//BWSCON

0x00000700,//BANKCON0

0x00000700,//BANKCON1

0x00000700,//BANKCON2

0x00000700,//BANKCON3

0x00000700,//BANKCON4

0x00000700,//BANKCON5

0x00018005,//BANKCON6

0x00018005,//BANKCON7

0x008C07A3,//REFRESH

0x000000B1,//BANKSIZE

0x00000030,//MRSRB6

0x00000030,//MRSRB7

};
inti=0;
volatileunsignedlong*p=(volatileunsignedlong*)MEM_CTL_BASE;
for(;i<13;i++)
p[i]=mem_cfg_val[i];
}

/*
* 將第二部分代碼復(fù)制到SDRAM
*/
voidcopy_2th_to_sdram(void)
{
unsignedint*pdwSrc=(unsignedint*)2048;
unsignedint*pdwDest=(unsignedint*)0x30004000;

while(pdwSrc<(unsignedint*)4096)
{
*pdwDest=*pdwSrc;
pdwDest++;
pdwSrc++;
}
}

/*
* 設(shè)置頁(yè)表
*/
voidcreate_page_table(void)
{

/*
* 用于段描述符的一些宏定義
*/
#defineMMU_FULL_ACCESS(3<<10)/* 訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限 */
#defineMMU_DOMAIN(0<<5)/* 屬于哪個(gè)域 */
#defineMMU_SPECIAL(1<<4)/* 必須是1 */
#defineMMU_CACHEABLE(1<<3)/* cacheable */
#defineMMU_BUFFERABLE(1<<2)/* bufferable */
#defineMMU_SECTION(2)/* 表示這是段描述符 */
#defineMMU_SECDESC(MMU_FULL_ACCESS|MMU_DOMAIN|MMU_SPECIAL|
MMU_SECTION)
#defineMMU_SECDESC_WB(MMU_FULL_ACCESS|MMU_DOMAIN|MMU_SPECIAL|
MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE|MMU_SECTION)
#defineMMU_SECTION_SIZE 0x00100000

unsignedlongvirtuladdr,physicaladdr;
unsignedlong*mmu_tlb_base=(unsignedlong*)0x30000000;

/*
* Steppingstone的起始物理地址為0，第一部分程序的起始運(yùn)行地址也是0，
* 為了在開(kāi)啟MMU后仍能運(yùn)行第一部分的程序，
* 將0～1M的虛擬地址映射到同樣的物理地址
*/
virtuladdr=0;
physicaladdr=0;
*(mmu_tlb_base+(virtuladdr>>20))=(physicaladdr&0xFFF00000)|
MMU_SECDESC_WB;

/*
* 0x56000000是GPIO寄存器的起始物理地址，
* GPBCON和GPBDAT這兩個(gè)寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014，
* 為了在第二部分程序中能以地址0xA0000010、0xA0000014來(lái)操作GPBCON、GPBDAT，
* 把從0xA0000000開(kāi)始的1M虛擬地址空間映射到從0x56000000開(kāi)始的1M物理地址空間
*/
virtuladdr=0xA0000000;
physicaladdr=0x56000000;
*(mmu_tlb_base+(virtuladdr>>20))=(physicaladdr&0xFFF00000)|
MMU_SECDESC;

/*
* SDRAM的物理地址范圍是0x30000000～0x33FFFFFF，
* 將虛擬地址0xB0000000～0xB3FFFFFF映射到物理地址0x30000000～0x33FFFFFF上，
* 總共64M，涉及64個(gè)段描述符
*/
virtuladdr=0xB0000000;
physicaladdr=0x30000000;
while(virtuladdr<0xB4000000)
{
*(mmu_tlb_base+(virtuladdr>>20))=(physicaladdr&0xFFF00000)|
MMU_SECDESC_WB;
virtuladdr+=0x100000;
physicaladdr+=0x100000;
}
}

/*
* 啟動(dòng)MMU
*/
voidmmu_init(void)
{
unsignedlongttb=0x30000000;

__asm__(
"mov r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0n"/* 使無(wú)效ICaches和DCaches */

"mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4n"/* drain write buffer on v4 */
"mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0n"/* 使無(wú)效指令、數(shù)據(jù)TLB */

"mov r4, %0n"/* r4 = 頁(yè)表基址 */
"mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0n"/* 設(shè)置頁(yè)表基址寄存器 */

"mvn r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0n"/* 域訪(fǎng)問(wèn)控制寄存器設(shè)為0xFFFFFFFF，
* 不進(jìn)行權(quán)限檢查
*/
/*
* 對(duì)于控制寄存器，先讀出其值，在這基礎(chǔ)上修改感興趣的位，
* 然后再寫(xiě)入
*/
"mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0n"/* 讀出控制寄存器的值 */

/* 控制寄存器的低16位含義為：.RVI ..RS B... .CAM
* R : 表示換出Cache中的條目時(shí)使用的算法，
* 0 = Random replacement；1 = Round robin replacement
* V : 表示異常向量表所在的位置，
* 0 = Low addresses = 0x00000000；1 = High addresses = 0xFFFF0000
* I : 0 = 關(guān)閉ICaches；1 = 開(kāi)啟ICaches
* R、S : 用來(lái)與頁(yè)表中的描述符一起確定內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限
* B : 0 = CPU為小字節(jié)序；1 = CPU為大字節(jié)序
* C : 0 = 關(guān)閉DCaches；1 = 開(kāi)啟DCaches
* A : 0 = 數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)不進(jìn)行地址對(duì)齊檢查；1 = 數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)進(jìn)行地址對(duì)齊檢查
* M : 0 = 關(guān)閉MMU；1 = 開(kāi)啟MMU
*/

/*
* 先清除不需要的位，往下若需要?jiǎng)t重新設(shè)置它們
*/
/* .RVI ..RS B... .CAM */
"bic r0, r0, #0x3000n"/* ..11 .... .... .... 清除V、I位 */
"bic r0, r0, #0x0300n"/* .... ..11 .... .... 清除R、S位 */
"bic r0, r0, #0x0087n"/* .... .... 1... .111 清除B/C/A/M */

/*
* 設(shè)置需要的位
*/
"orr r0, r0, #0x0002n"/* .... .... .... ..1. 開(kāi)啟對(duì)齊檢查 */
"orr r0, r0, #0x0004n"/* .... .... .... .1.. 開(kāi)啟DCaches */
"orr r0, r0, #0x1000n"/* ...1 .... .... .... 開(kāi)啟ICaches */
"orr r0, r0, #0x0001n"/* .... .... .... ...1 使能MMU */

"mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0n"/* 將修改的值寫(xiě)入控制寄存器 */
:/* 無(wú)輸出 */
:"r"(ttb));
}