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