JZ2440MMU段映射代碼實現(xiàn)
[導(dǎo)讀]實現(xiàn)流程：
JZ2440V3的SDRAM物理地址范圍處于0x30000000~0x33FFFFFF,S3C2440的寄存器地址范圍都處于0x48000000~0x5FFFFFFF。在前面，通過往G
實現(xiàn)流程：
JZ2440V3的SDRAM物理地址范圍處于0x30000000~0x33FFFFFF,S3C2440的寄存器地址范圍都處于0x48000000~0x5FFFFFFF。在前面，通過往GPBCON和GPBDAT這兩個寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014寫入特定的數(shù)據(jù)來驅(qū)動4個LED 開啟MMU，并將虛擬地址空間0xA0000000~0xA0100000映射到物理地址空間0x56000000~0x56100000上，這樣就可以通過操作地址0xA0000010、0xA0000014來達到驅(qū)動這4個LED的同樣效果 另外，將虛擬地址空間0xB0000000~0xB3FFFFFF映射到物理地址空間0x30000000~0x33FFFFFF上，并在連程序時將一部分代碼的運行地址指定為0xB0004000，看看能否令程序跳轉(zhuǎn)到0xB0004000(即0x30004000)處執(zhí)行 本例程序只使用一級頁表，以段的方式進行地址映射。32位CPU的虛擬地址空間達到4GB，一級頁表中使用4096個描述符來表示這4GB的空間(每個描述符對應(yīng)1MB的虛擬地址)，每個描述符占用4字節(jié)，所以一級頁表占16KB(4096*4KB)。在此使用SDRAM開始的16KB(0x4000)來存放一級頁表，所以剩下的內(nèi)存開始物理地址為0x30004000！詳細知識補充和代碼分析
程序代碼：
第一部分：(
head.S&init.c)運行地址設(shè)為0，關(guān)閉看門狗，初始化SDRAM，復(fù)制第二部分代碼到SDRAM中(存放在0x30004000開始處)，設(shè)置頁表，啟動MMU，最后到SDRAM中(地址0xB0004000)去繼續(xù)執(zhí)行
第二部分：(leds.c)運行地址設(shè)為0xB0004000,用來驅(qū)動LED head.S
@*************************************************************************
@ File：head.S
@ 功能：設(shè)置棧指針，禁止看門狗，初始化SDRAM，將第二部分代碼復(fù)制到SDRAM，
@ 設(shè)置頁表，啟動MMU，然后跳到SDRAM繼續(xù)執(zhí)行l(wèi)ed程序
@*************************************************************************
.text
.global _start
_start:
ldr sp, =4096 @ 設(shè)置棧指針，(4KB)以下都是C函數(shù)，調(diào)用前需要設(shè)好棧
bl disable_watch_dog @ 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟
bl memsetup @ 設(shè)置存儲控制器以使用SDRAM
bl copy_2th_to_sdram @ 將第二部分代碼復(fù)制到SDRAM
bl create_page_table @ 設(shè)置頁表
@ 令heed.S、init.c程序所在內(nèi)存的VA和PA一樣
@ 為了代碼在開啟MMU后能夠沒有任何障礙的運行
bl mmu_init @ 啟動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
@ 等價于ldr pc,=main
halt_loop:
b halt_loop
init.c
/*
* init.c: 進行一些初始化，在Steppingstone中運行
* 它和head.S同屬第一部分程序，此時MMU未開啟，使用物理地址
*/
/* WATCHDOG寄存器 */
#define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000)
/* 存儲控制器的寄存器起始地址 */
#define MEM_CTL_BASE 0x48000000
/*
* 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟
*/
void disable_watch_dog(void)
{
WTCON = 0; // 關(guān)閉WATCHDOG很簡單，往這個寄存器寫0即可
}
/*
* 設(shè)置存儲控制器以使用SDRAM
*/
void memsetup(void)
{
/* SDRAM 13個寄存器的值 */
unsigned long const mem_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
};
int i = 0;
volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)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
*/
void copy_2th_to_sdram(void)
{
unsigned int *pdwSrc = (unsigned int *)2048; //led.o的加載地址在連接腳本中被指定2048
//所以第二部分代碼就存儲在Steppingstone中地址2048之后
unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30004000;
while (pdwSrc < (unsigned int *)4096)
{
*pdwDest = *pdwSrc;
pdwDest++;
pdwSrc++;
}
}
/*
* 設(shè)置頁表
*/
void create_page_table(void)
{
/*
* 用于段描述符的一些宏定義
* 段描述符bit[11:0]=0b110000011110
*/
#define MMU_FULL_ACCESS (3 << 10) /* 訪問權(quán)限 */
#define MMU_DOMAIN (0 << 5) /* 屬于哪個域 */
#define MMU_SPECIAL (1 << 4) /* 必須是1 */
#define MMU_CACHEABLE (1 << 3) /* cacheable */
#define MMU_BUFFERABLE (1 << 2) /* bufferable */
#define MMU_SECTION (2) /* 表示這是段描述符 */
#define MMU_SECDESC (MMU_FULL_ACCESS | MMU_DOMAIN | MMU_SPECIAL |
MMU_SECTION)
#define MMU_SECDESC_WB (MMU_FULL_ACCESS | MMU_DOMAIN | MMU_SPECIAL |
MMU_CACHEABLE | MMU_BUFFERABLE | MMU_SECTION)
#define MMU_SECTION_SIZE 0x00100000
unsigned long virtuladdr, physicaladdr;
unsigned long *mmu_tlb_base = (unsigned long *)0x30000000;
/*
* Steppingstone的起始物理地址為0，第一部分程序的起始運行地址也是0，
* 為了在開啟MMU后仍能運行第一部分的程序，
* 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;
//*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) =
//*(TTB[31-14]+MVA[31-20]+00) = *(描述符地址)
/*
* 0x56000000是GPIO寄存器的起始物理地址，
* GPBCON和GPBDAT這兩個寄存器的物理地址0x56000050、0x56000054，
* 為了在第二部分程序中能以地址0xA0000050、0xA0000054來操作GPFCON、GPFDAT，
* 把從0xA0000000開始的1M虛擬地址空間映射到從0x56000000開始的1M物理地址空間
*/
virtuladdr = 0xA0000000;
physicaladdr = 0x56000000;
*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) |
MMU_SECDESC;
//*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) =
//*(TTB[31-14]+MVA[31-20]+00) = *(描述符地址)
/*
* 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個段描述符
*/
virtuladdr = 0xB0000000;
physicaladdr = 0x30000000;
while (virtuladdr < 0xB4000000)
{
*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) |
MMU_SECDESC_WB;
virtuladdr += 0x100000; //0x100000 = 1MB，段頁表以1MB為單位
physicaladdr += 0x100000;
}
}
/*
* 啟動MMU
*/
void mmu_init(void)
{
unsigned long ttb = 0x30000000;
__asm__(
"mov r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0n" /* 使無效ICaches和DCaches */
"mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4n" /* drain write buffer on v4 */
"mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0n" /* 使無效指令、數(shù)據(jù)TLB */
"mov r4, %0n" /* r4 = 頁表基址 ，取第0個符號*/
"mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0n" /* 設(shè)置頁表基址寄存器 */
"mvn r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0n" /* 域訪問控制寄存器設(shè)為0xFFFFFFFF，
* 不進行權(quán)限檢查
*/
/*
* 對于控制寄存器，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 = 開啟ICaches
* R、S : 用來與頁表中的描述符一起確定內(nèi)存的訪問權(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 = 開啟DCaches
* A : 0 = 數(shù)據(jù)訪問時不進行地址對齊檢查；1 = 數(shù)據(jù)訪問時進行地址對齊檢查
* M : 0 = 關(guān)閉MMU；1 = 開啟MMU
*/
/*
* 先清除不需要的位，往下若需要則重新設(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. 開啟對齊檢查 */
"orr r0, r0, #0x0004n" /* .... .... .... .1.. 開啟DCaches */
"orr r0, r0, #0x1000n" /* ...1 .... .... .... 開啟ICaches */
"orr r0, r0, #0x0001n" /* .... .... .... ...1 使能MMU */
"mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0n" /* 將修改的值寫入控制寄存器 */
: /* 無輸出 */ //輸出
: "r" (ttb) ); //輸入 r=ttb，第0個符號
}
leds.c
/*
* leds.c: 循環(huán)點亮4個LED
* 屬于第二部分程序，此時MMU已開啟，使用虛擬地址
*/
#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)0xA0000050) // 物理地址0x56000050
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)0xA0000054) // 物理地址0x56000054
#define GPF4_out (1<<(4*2))
#define GPF5_out (1<<(5*2))
#define GPF6_out (1<<(6*2))
/*
* wait函數(shù)加上“static inline”是有原因的，
* 這樣可以使得編譯leds.c時，wait嵌入main中，編譯結(jié)果中只有main一個函數(shù)。
* 于是在連接時，main函數(shù)的地址就是由連接文件指定的運行時裝載地址。
* 而連接文件mmu.lds中，指定了leds.o的運行時裝載地址為0xB4004000，
* 這樣，head.S中的“l(fā)dr pc, =0xB0004000”就是跳去執(zhí)行main函數(shù)。
*/
static inline void wait(volatile unsigned long dly)
{
for(; dly > 0; dly--);
}
int main(void)
{
unsigned long i = 0;
GPFCON = GPF4_out|GPF5_out|GPF6_out; // 將LED1,2,4對應(yīng)的GPF4/5/6三個引腳設(shè)為輸出
while(1){
wait(30000);
GPFDAT = (~(i<<4)); // 根據(jù)i的值，點亮LED1,2,4
if(++i == 8)
i = 0;
}
return 0;
}
mmu.lds
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
/*head.o和init.o組成，加載地址和運行地址都是0，運行前不需要重新移動代碼*/
second 0xB0004000 : AT(2048) { leds.o }
/*由leds.o組成，加載地址為2048，重定位地址為0xB0004000,表明段second
*存放在編譯所得映象文件地址2048處，在運行前將它復(fù)制到地址0xB0004000處，
*這由init.c中的copn_2th_to_sdram函數(shù)完成。(此函數(shù)將代碼復(fù)制開始地址為，
*0x30004000的內(nèi)存中，這是開啟MMU后虛擬地址0xB0004000對應(yīng)的物理地址)*/
}
Makefile
objs := head.o init.o leds.o
# $^ 代表所有的依賴文件。 $@--目標(biāo)文件，$<--第一個依賴文件。
mmu.bin : $(objs)
arm-linux-ld -Tmmu.lds -o mmu_linux $^
arm-linux-objcopy -O binary -S mmu_linux $@ # binary：二進制的 -S：不從源文件復(fù)制重定位信息和符號信息到目標(biāo)文件中去
arm-linux-objdump -D -m arm mmu_linux > mmu.dis # -D：反匯編所有段 -m arm:指定反匯編文件使用arm架構(gòu)
%.o:%.c
arm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $< #-Wall：打開警告信息 -O2：2級優(yōu)化(常用) -c：只編譯不連接
%.o:%.S
arm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $<
clean:
rm -f mmu.bin mmu_linux mmu.dis *.o
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