ok6410利用MMU实现虚拟地址点灯

分手后的思念是犯贱 2021-12-21 16:15 306阅读 0赞

MMU其实就是一个页表。将虚拟地址通过查表的方式，对应到物理地址去他由一个或一组芯片组成，一般存在与协处理器中。

1.将虚拟地址转化为物理地址

2.访问权限管理

这里先讲内存映射功能，

MMU可以将CPU寻址的虚拟内存转化为实际的物理内存，通过查表的方式，这样满足多进程或者超过物理内存的虚拟内存（通过将需要的内容从硬盘or存储器拷贝到内存，再将暂时不用的内存存回硬盘or存储器）

MMU要自动进行虚拟地址到物理地址的转化，首先要找到一级页表，而一级页表的基地址(TTB：translation table base)则是保存在CP15的C2寄存器中。因此，当程序员创建好相应的页表后，需要将页表基地址写入该寄存器。（ARM11文档）

MMU有一级转换和二级转换，其实就是查几次表。对于一级转换，就是只查一次页表，就确定了物理地址。这个在S3C6410中，方式是段映射。对于二级转换，就要查两次页表或者三次，才能确定物理地址，这个在S3C6410中。有两种方式，一种细页方式，一种粗页方式。这两种的区别就是每一页对应的大小不一样而已。

6410支持两种格式的页表:

1.支持子页面访问模式的向后拓展模式。

2. ARMv6格式，不支持子页面访问权限，但支持ARMv6 MMU特性，还添加了TrustZone的NS属性位。

特性有

*  扩展区域类型
 *  全局和处理特定页面
 *  更多的访问权限
 *  具有共享区域和非共享区域标记
 *  具有从不执行区域标记。

两种模式下P：如果支持并为内存区域设置P位，则向系统内存控制器表明该内存区域已启用ECC，一项内存校验纠错功能。ARM1176JZF-S处理器不支持P位。

当第一级描述符的位\[1:0\]为b01时，描述符指向第二级页表，称为粗页表。

b01则为段模式。无效翻译bits b00及保留项的翻译b11，均会导致翻译错误。

向后拓展模式：

一级描述符格式

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

二级描述符格式

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

页表查找示意图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

ARMv6格式：

一级描述符

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

二级描述符

![20190628165645687.png][]

页表查找示意图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

查找模式详解：

首先，内存映射可以被分为2部分，表0与表1，他们由参数N来控制，N的值被写入TTBCR来完成设置。N与表0的大小如下所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

在做页表查询时会根据虚拟地址的高N位是否为零判断用哪个表（为0用0表，不为0用1表）

这里详细讲一下段页表，其他的页表建立模式只是层数和格式不同，并无太大区别（我看着是这样）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

建立过程首先根据页表起始地址与虚拟地址高12位找到页表地址，之后将高12位赋值为物理地址高12位，AP位访问权限设为11， domain为0，XN为1，C,B根据需求设定，加快运行速率的选项。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODg0OTAx_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

这样就完成的一项页表的创建，需要哪些映射就创建那些。

创建完页表后就准备开启MMU

首先将MMU的物理地址传入，无效ICaches和DCaches，无效指令、数据TLB，与访问控制器均为11，不进行权限检查（没做权限的那些东西，以后做），写页表基地址，读控制寄存器的并逐位修改，

控制寄存器的低16位含义为：。RVI 。。RS B。。。 。CAM，。表示无关位

\* 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

按需要进行设置，并最后开启MMU

实现了MMU虚拟地址映射

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