FS2410 开发板上启用 MMU 实现虚拟内存管理

24 *(tb_base + (0xffff0000>> 24 *(tb_base + (0xffff0000>>20)) = VECTORS_PHY_BASE|(0x03<10)|(0<5)|(1<4)|(0<3)|0x02;

25 }

26

27 void init_mmu() {

28 unsigned long ttb = (unsigned long)MMU_TBL_BASE;

29 __asm__(

30 "mov r0, #0\n"

31

32 /* disable ICache, DCache*/

33 "mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0\n"

34

35 /* clear wirte buffer*/

36 "mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4\n"

37

38 /* disable ICache, Dcache, TLBs*/

39 "mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0\n"

40

41 /* load page table pointer*/

42 "mov r4, %0\n"

43 "mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0\n"

44

45 /*

46* write domain id (cp15_r13)

47 * domain=0b11, manager mode, no check for permission

48*/

49 "mvn r0, #0\n"

50 "mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0\n"

51

52 /* set control register*/

53 "mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"

54

55 /* clear out unwanted bits*/

56 "ldr r1, =0x1384\n"

57 "bic r0, r0, r1\n"

58

59/*

60 * turn on what we want

61 * base location of exception = 0xffff0000

62*/

63 "orr r0, r0, #0x2000\n"

64 /* fault checking enabled*/

65 "orr r0, r0, #0x0002\n"

66 #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_ON

67 "orr r0, r0, #0x0004\n"

68 #endif

69 #ifndef CONFIG_CPU_ICACHE_ON

70 "orr r0, r0, #0x1000\n"

71 #endif

72 /* MMU enabled*/

73 "orr r0, r0, #0x0001\n"

74

75 /* write control register*/

76 "mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"

77 : /* no output*/

78 : "r"(ttb));

79 }

程序第 1~25 行是函数 init_mmu_tlb 的实现。其实就是建立一级页表。s3c2410 有四

种内存映射模式: Fault、Coarse Page、Section、Fine Page. 为了简单起见我们用

Section 模式。ARM920T 是 32 位的 CPU，其虚拟地址空间为 2^32 即 4G。 我们用

Section 模式来划分这 4G 址址空间，每一个 Section 大小为 1M，这样就可得到 4K

个 Section。怎样管理这些 Section 呢?通过一张表来记录它们，而这张表被称做页表。

在页表里，用 4 个字节来记录一个 Section 的信息。总共有 4K 个 Section，这样就

要花费 4x4K = 16K 的内存。这用来描述 Section 的 4 个字节也有个形象的名字，叫

作描述符。描述符的结构又是什么样的呢。来看一下:

Section base address: 段基地址

AP: Access Permission 访问控制位

Domain: 访问控制器的索引

C: 被置位时为 write-through (WT)模式

B: 被置位时为 write-back (WB)模式

s3c2410 的 SDRAM 为 64M，其物理地址范围是 0x30000000~0x33ffffff，可划分成

64 个 Section。我们要实现虚址到物理地址的映射，虚地址是如何被转换的呢？其实 MMU

将虚地址分成两部分: 索引(index) 和 偏移(offset)。index 就是虚地址的高 12 位,

偏移就是虚地址的低 20 位, MMU 通过 index 在页表里取到相应描述符，从描述符里取

到对应 Section 的基地址，再由这个基地址加上偏移 offset 来找出真正的物理地址。

明白了地址映射的基本原理，我们来分析上面的代码:

第 6~13 行令 SDRAM 的虚地址和物理地址相等，从 0x30000000 至 0x33ffffff

第 12~17 行设置特殊功能寄存器的虚地址，也让它们的虚地址与物理地址相等

第 23~24 行设置中断向量的虚地址，其中高端中断向量地址 0xffff0000 对应到物理

地址0x33f00000

代码中有几个常数，定义如下:

#define MEM_START 0x30000000UL

#define MEM_END 0x34000000UL

#define PAGE_SIZE 0x00100000UL /* page size: 1M*/

#define MEM_IO_MAPPED_START 0x48000000UL

#define MEM_IO_MAPPED_END 0x60000000UL

#define MMU_TBL_BASE 0x30000000UL

#define VECTORS_PHY_BASE 0x33f00000UL

为了理解第 27~79 行的内联汇编到底做了些什么，我们先来了解一下协处理器:

在基于 ARM 的嵌入式应用系统中，存储系统通过是通过系统控制协处理器 CP15 来完

成的。如何设置/读取协处理器的寄存器呢?借助 MCR/MRC 指令。例如:

MCR P15, 0, R4, C1, C0, 0

将寄存器 R4 中的数据传送到协处理器 CP15 的寄存器 C1 中，其中 R4 为 ARM 寄存

器,存放源操作数; C1,C0 为协处理器寄存器,为目的寄存器; 操作码1为0,操作码2为0

相应的, MRC 指令将协处理器的寄存器中的数值传送到 ARM 处理器的寄存器中。

好了，我们来分析上面的内联汇编代码:

第 32~33 行使数据Cache 和 指令Cache 无效。呵呵, 你没明白过来? 其中原由如下：

CP15 中的寄存器 C7 用于控制 cache 和写缓冲区。它是一个只写的寄存器，使