mini2440裸機開啟MMU實驗

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.text
.global _start
_start:
    ldr sp, =4096                       @ 設定棧指標，以下都是C函數，調用前需要設好棧
    bl disable_watch_dog               @ 關閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟
    bl memsetup                        @ 設定儲存控制器以使用SDRAM
    bl copy_2th_to_sdram               @ 將第二部分代碼複製到SDRAM
    bl create_page_table               @ 設定頁表
    bl mmu_init                        @ 啟動MMU
    ldr sp, =0xB4000000                 @ 重設棧指標，指向SDRAM頂端(使用虛擬位址)
    ldr pc, =0xB0004000                 @ 跳到SDRAM中繼續執行第二部分代碼
halt_loop:
    b   halt_loop

這段彙編，可以看出，整一個設定流程，其中，設定頁表和啟動MMU是重點

設定頁表

/*
* 設定頁表
*/
void create_page_table(void)
{

/* 
* 用於段描述符的一些宏定義
*/ 
#define MMU_FULL_ACCESS     (3 << 10)   /* 存取權限 */
#define MMU_DOMAIN          (0 << 5)    /* 屬於哪個域 */
#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，第一部分程式的起始運行地址也是0，
     * 為了在開啟MMU後仍能運行第一部分的程式，
     * 將0～1M的虛擬位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這兩個寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014，
     * 為了在第二部分程式中能以地址0xA0000010、0xA0000014來操作GPBCON、GPBDAT，
     * 把從0xA0000000開始的1M虛擬位址空間映射到從0x56000000開始的1M物理地址空間
     */
    virtuladdr = 0xA0000000;
    physicaladdr = 0x56000000;
    *(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | \
                                            MMU_SECDESC;

    /*
     * SDRAM的物理位址範圍是0x30000000～0x33FFFFFF，
     * 將虛擬位址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;
        physicaladdr += 0x100000;
    }
}

這裡通過 *(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | \MMU_SECDESC_WB;

虛擬位址部分向右移動20位，物理地址部分儲存在[31:20]中，並設定相應的許可權，巧妙地設定了頁表。另外需要注意的是這裡 virtuladdr += 0x100000; physicaladdr += 0x100000; 因為只使用[31:20]所以增加1 也等於0x100000。

/*
* 啟動MMU
*/
void mmu_init(void)
{
    unsigned long ttb = 0x30000000;

__asm__(
    "mov    r0, #0\n"
    "mcr    p15, 0, r0, c7, c7, 0\n"    /* 使無效ICaches和DCaches */
    
    "mcr    p15, 0, r0, c7, c10, 4\n"   /* drain write buffer on v4 */
    "mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0\n"    /* 使無效指令、資料TLB */
    
    "mov    r4, %0\n"                   /* r4 = 頁表基址 */
    "mcr    p15, 0, r4, c2, c0, 0\n"    /* 設定頁表基底位址暫存器 */
    
    "mvn    r0, #0\n"                   
    "mcr    p15, 0, r0, c3, c0, 0\n"    /* 域存取控制寄存器設為0xFFFFFFFF，
                                         * 不進行許可權檢查 
                                         */    
    /* 
     * 對於控制寄存器，先讀出其值，在這基礎上修改感興趣的位，
     * 然後再寫入
     */
    "mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"    /* 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中的條目時使用的演算法，
     *     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 = 關閉ICaches；1 = 開啟ICaches
     * R、S : 用來與頁表中的描述符一起確定記憶體的存取權限
     * B : 0 = CPU為小位元組序；1 = CPU為大位元組序
     * C : 0 = 關閉DCaches；1 = 開啟DCaches
     * A : 0 = 資料訪問時不進行地址對齊檢查；1 = 資料訪問時進行地址對齊檢查
     * M : 0 = 關閉MMU；1 = 開啟MMU
     */
    
    /* 
     * 先清除不需要的位，往下若需要則重新設定它們    
     */
                                        /* .RVI ..RS B... .CAM */ 
    "bic    r0, r0, #0x3000\n"          /* ..11 .... .... .... 清除V、I位 */
    "bic    r0, r0, #0x0300\n"          /* .... ..11 .... .... 清除R、S位 */
    "bic    r0, r0, #0x0087\n"          /* .... .... 1... .111 清除B/C/A/M */

    /*
     * 設定需要的位
     */
    "orr    r0, r0, #0x0002\n"          /* .... .... .... ..1. 開啟對齊檢查 */
    "orr    r0, r0, #0x0004\n"          /* .... .... .... .1.. 開啟DCaches */
    "orr    r0, r0, #0x1000\n"          /* ...1 .... .... .... 開啟ICaches */
    "orr    r0, r0, #0x0001\n"          /* .... .... .... ...1 使能MMU */
    
    "mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"    /* 將修改的值寫入控制寄存器 */
    : /* 無輸出 */
    : "r" (ttb) );
}