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tq2440 裸机使用mmu

2019-07-12 21:57发布

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 开发板硬件配置                   Soc：S3C2440 ，256MB NandFlash，2MB NorFlash，64MB SDRAM 下面的程序摘自《 嵌入式Linux应用开发完全手册》；给出了全部程序代码以及连接脚本文件、Makefile文件 实现了mmu的简单使用 @************************************************************************* @ 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 bl disable_watch_dog @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启 bl memsetup @ 设置存储控制器以使用SDRAM bl copy_2th_to_sdram @ 将第二部分代码复制到SDRAM bl create_page_table @ 设置页表 bl mmu_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
/* * 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 */ #define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000) /* 存储控制器的寄存器起始地址 */ #define MEM_CTL_BASE (*(volatile unsigned long *)0x48000000) /* * 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启 */ void disable_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 */ void memsetup(void) { /* SDRAM 13个寄存器的值 */ unsigned long const mem_cfg_val[]={ 0x22011110, //BWSCON //bank6、bank7位宽32 ；bank5位宽8 ；bank4－bank1 sdram位宽16； //所有bank均禁止等待，均未配置sram选项， 0x00000700, //BANKCON0 0x00000700, //BANKCON1 0x00000700, //BANKCON2 0x00000700, //BANKCON3 0x00000700, //BANKCON4 0x00000700, //BANKCON5 //bank0～bank5 存取周期14clocks 地址建立时间、保持时间0clock 片选建立时间、保持时间0clock 页模式下存取周期2clocks 页模式配置 普通 0x00018005, //BANKCON6 0x00018005, //BANKCON7 //bank6～bank7 存储器类型为SDRAM ，RAS～CAS 延时为3clocks CAS 位数为9bits 0x008C07A3, //REFRESH //使能刷新 自动刷新 RAS预充电时间为2clocks 半行周期7clocks 刷新计数值为0X7A3 //刷新周期T=(2^11-0X7A3+1)/CLK_sdram 约为us级 0x000000B1, //BANKSIZE //允许突发操作 允许掉电模式 sclk仅在存取sdram时有效 bank6、bank7 大小64MB 0x00000030, //MRSRB6 0x00000030, //MRSRB7 //CAS延时 3clocks }; int i = 0; for(; i < 13; i++) *(&MEM_CTL_BASE +i)= mem_cfg_val[i]; } /* * 将第二部分代码复制到SDRAM */ void copy_2th_to_sdram(void) { unsigned int *pdwSrc = (unsigned int *)2048; unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30004000; //在程序执行此函数时，还没有使用地址映射 因此使用了物理地址 while (pdwSrc < (unsigned int *)4096) { *pdwDest = *pdwSrc; pdwDest++; pdwSrc++; } } /* * 设置页表 */ void create_page_table(void) { /* * 用于段描述符的一些宏定义 */ #define MMU_FULL_ACCESS (3 << 10) /* 访问权限 可读可写*/ #define MMU_DOMAIN (0 << 5) /* 属于哪个域 设置此段与域访问控制寄存器对应的域 mmu可以对不同的域进行不同的访问权限检查*/ #define MMU_SPECIAL (1 << 4) /* 必须是1 固定值 */ #define MMU_CACHEABLE (1 << 3) /* cacheable 允许该段使用ICache ICache应尽早(一般在mmu开启之前)开启 以提高CPU取指效率 */ #define MMU_BUFFERABLE (1 << 2) /* bufferable 通过配置Ctt和 Btt 可以确定DCache的配置为“写回”模式 DCache 必须在开启mmu之后才能被使用*/ #define MMU_SECTION (2) /* 表示这是段描述符 */ #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 * 注意此段分配了外部IO引脚 因此要禁止使用ICache&DCache */ 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 将SDRAM分成了64段 每段1MB */ virtuladdr = 0xB0000000; physicaladdr = 0x30000000; while (virtuladdr < 0xB4000000) { *(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | MMU_SECDESC_WB; virtuladdr += 0x100000; physicaladdr += 0x100000; } } /* * 启动MMU */ void mmu_init(void) { unsigned long ttb = 0x30000000; __asm__( "mov r0, #0 " "mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 " /* 使无效ICaches和DCaches */ "mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 " /* drain write buffer on v4 */ "mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 " /* 使无效指令、数据TLB */ "mov r4, %0 " /* r4 = 页表基址 */ "mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0 " //r2 (TTB) 变换表基址寄存器 保存了当前活动的第一级变换表的基地址 // /* 设置页表基址寄存器 */ "mvn r0, #0 " //mvn 按位取反后传送数据 "mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0 " /* 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, 0 " /* 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, #0x3000 " /* ..11 .... .... .... 清除V、I位 */ "bic r0, r0, #0x0300 " /* .... ..11 .... .... 清除R、S位 */ "bic r0, r0, #0x0087 " /* .... .... 1... .111 清除B/C/A/M */ //异常寄存器基地址0x00 ICcche 禁止 小端操作 DCache 禁止 禁止对齐故障检查 MMU禁止 /* * 设置需要的位 */ "orr r0, r0, #0x0002 " /* .... .... .... ..1. 开启对齐检查 */ "orr r0, r0, #0x0004 " /* .... .... .... .1.. 开启DCaches */ "orr r0, r0, #0x1000 " /* ...1 .... .... .... 开启ICaches */ "orr r0, r0, #0x0001 " /* .... .... .... ...1 使能MMU */ //使能对齐故障检查 使能DCache ICache MMU使能 "mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 " /* 将修改的值写入控制寄存器 */ : /* 无输出 */ : "r" (ttb) ); }
/* * leds.c: 循环点亮4个LED * 属于第二部分程序，此时MMU已开启，使用虚拟地址 */ #define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0xA0000010) // 物理地址0x56000010 #define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0xA0000014) // 物理地址0x56000014 #define GPB5_out (1<<(5*2)) #define GPB6_out (1<<(6*2)) #define GPB7_out (1<<(7*2)) #define GPB8_out (1<<(8*2)) /* * wait函数加上“static inline”是有原因的， * 这样可以使得编译leds.c时，wait嵌入main中，编译结果中只有main一个函数。 * 于是在连接时，main函数的地址就是由连接文件指定的运行时装载地址。 * 而连接文件mmu.lds中，指定了leds.o的运行时装载地址为0xB4004000， * 这样，head.S中的“ldr pc, =0xB4004000”就是跳去执行main函数。 */ static inline void wait(unsigned long dly) { for(; dly > 0; dly--); } int main(void) { unsigned long i = 0; // 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出 GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out; while(1){ wait(300000); GPBDAT = (~(i<<5)); // 根据i的值，点亮LED1-4 if(++i == 16) i = 0; } return 0; }
连接脚本文件mmu.lds SECTIONS { firtst 0x00000000 : { head.o init.o } second 0xB0004000 : AT(2048) { leds.o } }
Makefile文件 objs := head.o init.o leds.o mmu.bin : $(objs) arm-linux-ld -Tmmu.lds -o mmu_elf $^ arm-linux-objcopy -O binary -S mmu_elf $@ arm-linux-objdump -D -m arm mmu_elf > mmu.dis %.o:%.c arm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $< %.o:%.S arm-linux-gcc -Wall -O2 -c -o $@ $< clean: rm -f mmu.bin mmu_elf mmu.dis *.o
 

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