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MMU,cache,裸机嵌入式C编程还有带操作系统的编程

来源:buhui912 关键字:MMU   Cache   嵌入式C   

 通过CMSIS-utrealos项目中的CTBUG调试,使我对裸机C编程加深了认识。那个BUG调试,现象是出现hard fault,但是fault出现地的汇编指令看着貌似没啥问题,解决一处的fault后,其他处又出现fault了。最后我看到原来是fault出现地的指令中源地址错误了,源地址应该在数据段中,却意外地落到了代码段中。这个现象我忙活了半天才找到。

然后通过看那奇怪的源地址,对照它四周的现象代码,最终才发现是我的demo C文件中的头文件包含错误了(这个错误显然易见,但是在review代码时却没发现)。导致该问题指令的那个源地址计算错误,落到了代码段中。

调试时间花了不少,最后这段调试经历使我对裸机C编程发生了兴趣,从而认真读了armcm3编程权威指南一书。

还有王SAN那个栈溢出调试,王SAN本来还想研究是否是内存分配方面的错误,但是和我最后讨论后,结果用arm权威指南及我们组项目笔记文章中的那个栈溢出调试方法,很快就找出BUG原因了。

我的那个BUG调试告诉我ARMCM3上没有MMU那种保护功能,也没有操作系统(linux操作系统中的那种开启MMU保护以及虚存访问权限检查的功能这里没有)。虽然有MPU,但是这个是可选器件。

linux下的MMU及虚存保护,使得我们PC机编程中,可以不用C指针时,及时将其置为空从而起到保护程序的作用,但是回到裸机下,尤其没MMU部件时,空指针的作用意义在这里都消失了。这也就是嵌入式编程的复杂性。

但是通过嵌入式编程,尤其王san那个BUG调试,毕竟能加深对C编程底层调试的认识。比如现在嵌入式调试,可以直接通过观看内存地址处的数据信息是否异常,各个汇编指令和cpu寄存器值变化是否异常,嵌入式调试使人真正回到了二进制时代。

不可否认,MMU和虚拟存储的设计,真正简化了上层程序的设计,提供给用户一个好的开发应用程序的界面。详情见uclinux与linux的不同一文。

但是由于MMU的存在必要,这延缓了CPU访问内存的速度。为了解决这一问题,又带来cache,还有TLB(之前作linux性能检证搞过TLB的性能分析一文可以参考)。而ARM CM3中没有这一切,毕竟cortex-m3和A5的应用范围是不同的。