s3c2440硬件篇之三：MMU

MMU：内存管理单元。功能：

（1）虚拟地址---->物理地址的映射，使得各个进程拥有看起来一样的地址空间。

（2）检查内存访问权限（硬件自己实现）。保护各个进程所用的内存不被其它进程破坏。

在32位的CPU中，虚拟内存地址为0~0xFFFF_FFFF.

Cache:介于主存和CPU之间的高速缓冲存储器。

代码详解：（参考韦东山大哥代码）

（1）head.S

@*************************************************************************
@ File：head.S
@ 功能：设置SDRAM，将第二部分代码复制到SDRAM，设置页表，启动MMU，
@ 然后跳到SDRAM继续执行
@*************************************************************************

.text
.global _start
_start:
ldr sp,=4096 @ 设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈
bldisable_watch_dog @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
blmemsetup @ 设置存储控制器以使用SDRAM
blcopy_2th_to_sdram @ 将第二部分代码复制到SDRAM
blcreate_page_table @ 设置页表
blmmu_init @ 启动MMU
ldr sp,=0xB4000000 @ 重设栈指针，指向SDRAM顶端(使用虚拟地址)
ldr pc,=0xB0004000 @ 跳到SDRAM中继续执行第二部分代码
halt_loop:
b halt_loop

(2)init.c

/*
* init.c: 进行一些初始化，在Steppingstone中运行
* 它和head.S同属第一部分程序，此时MMU未开启，使用物理地址
*/

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


/*
* 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
*/
voiddisable_watch_dog(void)
{
WTCON=0;// 关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可

}

/*
* 设置存储控制器以使用SDRAM
*/
voidmemsetup(void)
{
/* SDRAM 13个寄存器的值 */
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];
}

/*
* 将第二部分代码复制到SDRAM
*/
voidcopy_2th_to_sdram(void)
{
unsignedint*pdwSrc=(unsignedint*)2048;
unsignedint*pdwDest=(unsignedint*)0x30004000;

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

/*
* 设置页表
*/
voidcreate_page_table(void)
{

/*
* 用于段描述符的一些宏定义
*/
#defineMMU_FULL_ACCESS(3<<10)/* 访问权限 */
#defineMMU_DOMAIN(0<<5)/* 属于哪个域 */
#defineMMU_SPECIAL(1<<4)/* 必须是1 */
#defineMMU_CACHEABLE(1<<3)/* cacheable */
#defineMMU_BUFFERABLE(1<<2)/* bufferable */
#defineMMU_SECTION(2)/* 表示这是段描述符 */
#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的起始物理地址为0，第一部分程序的起始运行地址也是0，
* 为了在开启MMU后仍能运行第一部分的程序，
* 将0～1M的虚拟地址映射到同样的物理地址
*/
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这两个寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014，
* 为了在第二部分程序中能以地址0xA0000010、0xA0000014来操作GPBCON、GPBDAT，
* 把从0xA0000000开始的1M虚拟地址空间映射到从0x56000000开始的1M物理地址空间
*/
virtuladdr=0xA0000000;
physicaladdr=0x56000000;
*(mmu_tlb_base+(virtuladdr>>20))=(physicaladdr&0xFFF00000)|
MMU_SECDESC;

/*
* SDRAM的物理地址范围是0x30000000～0x33FFFFFF，
* 将虚拟地址0xB0000000～0xB3FFFFFF映射到物理地址0x30000000～0x33FFFFFF上，
* 总共64M，涉及64个段描述符
*/
virtuladdr=0xB0000000;
physicaladdr=0x30000000;
while(virtuladdr<0xB4000000)
{
*(mmu_tlb_base+(virtuladdr>>20))=(physicaladdr&0xFFF00000)|
MMU_SECDESC_WB;
virtuladdr+=0x100000;
physicaladdr+=0x100000;
}
}

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

__asm__(
"mov r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0n"/* 使无效ICaches和DCaches */

"mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4n"/* drain write buffer on v4 */
"mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0n"/* 使无效指令、数据TLB */

"mov r4, %0n"/* r4 = 页表基址 */
"mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0n"/* 设置页表基址寄存器 */

"mvn r0, #0n"
"mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0n"/* 域访问控制寄存器设为0xFFFFFFFF，
* 不进行权限检查
*/
/*
* 对于控制寄存器，先读出其值，在这基础上修改感兴趣的位，
* 然后再写入
*/
"mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0n"/* 读出控制寄存器的值 */

/* 控制寄存器的低16位含义为：.RVI ..RS B... .CAM
* R : 表示换出Cache中的条目时使用的算法，
* 0 = Random replacement；1 = Round robin replacement
* V : 表示异常向量表所在的位置，
* 0 = Low addresses = 0x00000000；1 = High addresses = 0xFFFF0000
* I : 0 = 关闭ICaches；1 = 开启ICaches
* R、S : 用来与页表中的描述符一起确定内存的访问权限
* B : 0 = CPU为小字节序；1 = CPU为大字节序
* C : 0 = 关闭DCaches；1 = 开启DCaches
* A : 0 = 数据访问时不进行地址对齐检查；1 = 数据访问时进行地址对齐检查
* M : 0 = 关闭MMU；1 = 开启MMU
*/

/*
* 先清除不需要的位，往下若需要则重新设置它们
*/
/* .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 */

/*
* 设置需要的位
*/
"orr r0, r0, #0x0002n"/* .... .... .... ..1. 开启对齐检查 */
"orr r0, r0, #0x0004n"/* .... .... .... .1.. 开启DCaches */
"orr r0, r0, #0x1000n"/* ...1 .... .... .... 开启ICaches */
"orr r0, r0, #0x0001n"/* .... .... .... ...1 使能MMU */

"mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0n"/* 将修改的值写入控制寄存器 */
:/* 无输出 */
:"r"(ttb));
}