轉自：http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2016080728323.html
本開發板SDRAM的物理地址範圍處於0x30000000 - 0x33FFFFFF，S3C2410/S3C2440的寄存器地址範圍都處於0x48000000 - 0x5FFFFFFF。在第5章中，通過往GPBCON和GPBDAT這兩個寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014寫入特定數據來驅動4個LED。
本章的實例中，將開啓MMU，並將虛擬地址空間0xA0000000 - 0xA0100000映射到物理地址空間0x56000000 - 0x56100000上，這樣，就可以通過操作地址0xA0000010、0xA0000014來達到驅動這4個LED的同樣的效果。
另外，將虛擬地址空間0xB0000000 - 0xB3FFFFFF映射到物理地址空間0x30000000 - 0x33FFFFFF上，並在連接程序時將一部分代碼的運行地址指定爲0xB0004000（這個數值有些奇怪，看下去就會明白），看看能否使程序跳轉到0xB0004000處執行。
本章程序只使用一級頁表，以段的方式進行地址映射。32位CPU的虛擬地址空間達到4GB，一級頁表中使用4096個描述符來表示這4GB空間（每個描述符對應1MB的虛擬地址），每個描述符佔用4字節，所以一級頁表佔16KB。本實例使用SDRAM的開始16KB來存放一級頁表，所以剩下的內存開始物理地址爲0x30004000。
將程序代碼分爲兩部分：第一部分的運行地址設爲0，它用來初始化SDRAM、複製第二部分代碼到SDRAM中（存放在0x30004000開始處）、設置頁表、啓動MMU，最後跳到SDRAM中（地址0xB0004000）去繼續執行；第二部分的運行地址設爲0xB0004000，它用來驅動LED。
程序源代碼有3個文件：head.S、init.c、leds.c
（1）、head.S代碼詳解
head.S文件如下：
@*************************************************************************
@ File：head.S
@ 功能：設置SDRAM，將第二部分代碼複製到SDRAM，設置頁表，啓動MMU，
@ 然後跳到SDRAM繼續執行
@*************************************************************************
.text
.global _start
_start:
ldr sp, =4096 @ 設置棧指針，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會不斷重啓
bl memsetup @ 設置存儲控制器以使用SDRAM
bl copy_2th_to_sdram @ 將第二部分代碼複製到SDRAM
bl create_page_table @ 設置頁表
bl mmu_init @ 啓動MMU
ldr sp, =0xB4000000 @ 重設棧指針，指向SDRAM頂端(使用虛擬地址)
ldr pc, =0xB0004000 @ 跳到SDRAM中繼續執行第二部分代碼
halt_loop:
b halt_loop
head.S中調用的函數都在init.c中實現。
值得注意的是，在第15行開啓MMU後，無論是CPU取指還是CPU讀寫數據，使用的都是虛擬地址。
在第14行設置頁表時，在create_page_table函數中令head.S、init.c程序所在內存的虛擬地址和物理地址一樣，這使得head.S和init.c中的代碼在開啓MMU後能夠沒有任何障礙地繼續運行。
（2）init.c代碼詳解。
init.c中的disable_watch_dog、memsetup函數實現的功能在前面兩章已經討論過，不再重複，下面列出代碼方便閱讀。
/*
* init.c: 進行一些初始化，在Steppingstone中運行
* 它和head.S同屬第一部分程序，此時MMU未開啓，使用物理地址
*/
/* WATCHDOG寄存器 */
#define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000)
/* 存儲控制器的寄存器起始地址 */
#define MEM_CTL_BASE 0x48000000
/*
* 關閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啓
*/
void disable_watch_dog(void)
{
WTCON = 0; // 關閉WATCHDOG很簡單，往這個寄存器寫0即可
}
/*
* 設置存儲控制器以使用SDRAM
*/
void memsetup(void)
{
/* SDRAM 13個寄存器的值 */
unsigned long const mem_cfg_val[]={ 0x22011110, //BWSCON
0x00000700, //BANKCON0
0x00000700, //BANKCON1
0x00000700, //BANKCON2
0x00000700, //BANKCON3
0x00000700, //BANKCON4
0x00000700, //BANKCON5
0x00018005, //BANKCON6
0x00018005, //BANKCON7
0x008C07A3, //REFRESH
0x000000B1, //BANKSIZE
0x00000030, //MRSRB6
0x00000030, //MRSRB7
};
int i = 0;
volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)MEM_CTL_BASE;
for(; i < 13; i++)
p[i] = mem_cfg_val[i];
}
copy_2th_to_sdram函數用來將第二部分代碼（即由leds.c編譯得來的代碼）從Steppingstone中複製到SDRAM中，在連接程序時，第二部分代碼的加載地址被指定爲2048，重定位地址爲0xB0004000，所以系統從NAND Flash啓動後，第二部分代碼就存儲在Steppingstone中地址2048之後，需要把它複製到0x30004000處（此時尚未開啓MMU，虛擬地址0xB0004000對應的物理地址在後面設爲0x30004000）。Steppingstone總大小爲4KB，不妨把地址2048之後的所有數據複製到SDRAM中，所以源數據的結束地址爲4096。
copy_2th_to_sdram函數的代碼如下：
/*
* 將第二部分代碼複製到SDRAM
*/
void copy_2th_to_sdram(void)
{
unsigned int *pdwSrc = (unsigned int *)2048;
unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30004000;
while (pdwSrc < (unsigned int *)4096)
{
*pdwDest = *pdwSrc;
pdwDest++;
pdwSrc++;
}
}
剩下的create_page_table、mmu_init就是本章的重點了，前者用來設置頁表，後者用來開啓MMU。
先看看create_page_table函數。它用於設置3個區域的地址映射關係。
（1）將虛擬地址0 - (1M - 1)映射到同樣的物理地址去，Steppingstone（從0地址開始的4KB內存）就處於這個範圍中。使虛擬地址等於物理地址，可以讓Steppingstone中的程序（head.s和init.c）在開啓MMU前後不需要考慮太多的事情。
（2）GPIO寄存器的起始物理地址範圍爲0x56000000，將虛擬地址0xA0000000 - (0xA0000000 + 1M - 1)映射到物理地址0x56000000 - (0x56000000 + 1M - 1)。
（3）本開發板中SDRAM的物理地址範圍爲0x30000000 - 0x33FFFFFF，將虛擬地址0xB0000000 - 0xB3FFFFFF映射到物理地址0x30000000 - 0x33FFFFFF。
create_page_table函數代碼如下：
/*
* 設置頁表
*/
void create_page_table(void)
{
/*
* 用於段描述符的一些宏定義
*/
#define MMU_FULL_ACCESS (3 << 10) /* 訪問權限 */
#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的起始物理地址爲0，第一部分程序的起始運行地址也是0，
* 爲了在開啓MMU後仍能運行第一部分的程序，
* 將0～1M的虛擬地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，
* 爲了在第二部分程序中能以地址0xA0000010、0xA0000014來操作GPBCON、GPBDAT，
* 把從0xA0000000開始的1M虛擬地址空間映射到從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的物理地址範圍是0x30000000～0x33FFFFFF，
* 將虛擬地址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;
}
}
mmu_tlb_base被定義爲unsigned long指針，所指向的內存爲4字節，剛好是一個描述符的大小。在SDRAM的開始存放頁表——第84行令mmu_tlb_base指向SDRAM的起始地址0x30000000。其中最能體現頁表結構的代碼是第93、104、116行。
*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | \
MMU_SECDESC_WB;
*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | \
MMU_SECDESC;
*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | \
MMU_SECDESC_WB;
虛擬地址的位[31：20]用於索引一級頁表，找到它所對應的描述符，對應於“（virtuladdr >> 20）”。
如圖7.13所示，段描述符中位[31：20]中保存段的物理地址，對應於“physicaladdr & 0xFFF00000”。
位[11：0]中用來設置段的訪問權限，包括所屬的域、AP位、C位（是否可Cache）、B位（是否使用Write buffer）——這對應於“MMU_SECDESC”或“MMU_SECDESC_WB”，它們的域都被設置爲0，AP位被設爲0b11（根據表7.2可知，它所在的域進行權限檢查，則讀寫操作都被允許）。“MMU_SECDESC”中C/B位都沒有設置，表示不使用Cache和Write buffer，所以映射寄存器空間時使用“MMU_SECDESC”。“MMU_SECDESC_WB”中C/B位都設置了，表示使用Cache和Write buffer，即所謂回寫式，在映射Steppingstone和SDRAM等內存時使用“MMU_SECDESC_WB”。
現在來看看mmu_init函數。create_page_table函數設置好了頁表，還需要把頁表地址告訴CPU，並且在開啓MMU之前做好一些準備工作，比如使無效ICache和DCache，設置域訪問控制寄存器等。代碼的註釋就可以幫助讀者很好的理解mmu_init函數，不再重複。代碼如下：
/*
* 啓動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、數據TLB */
"mov r4, %0\n" /* r4 = 頁表基址 */
"mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0\n" /* 設置頁表基址寄存器 */
"mvn r0, #0\n"
"mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0\n" /* 域訪問控制寄存器設爲0xFFFFFFFF，
* 不進行權限檢查
*/
/*
* 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位含義爲：.RVI ..RS B... .CAM
* R : 表示換出Cache中的條目時使用的算法，
* 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 = 開啓ICaches
* R、S : 用來與頁表中的描述符一起確定內存的訪問權限
* B : 0 = CPU爲小字節序；1 = CPU爲大字節序
* C : 0 = 關閉DCaches；1 = 開啓DCaches
* A : 0 = 數據訪問時不進行地址對齊檢查；1 = 數據訪問時進行地址對齊檢查
* M : 0 = 關閉MMU；1 = 開啓MMU
*/
/*
* 先清除不需要的位，往下若需要則重新設置它們
*/
/* .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 */
/*
* 設置需要的位
*/
"orr r0, r0, #0x0002\n" /* .... .... .... ..1. 開啓對齊檢查 */
"orr r0, r0, #0x0004\n" /* .... .... .... .1.. 開啓DCaches */
"orr r0, r0, #0x1000\n" /* ...1 .... .... .... 開啓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) );
}
mmu_init函數在C語言中嵌入了彙編指令。
第二部分代碼leds.c中只有兩個函數：wait和main。wait函數用來延遲時間，main函數用來循環點亮4個LED。與前面兩章所用的leds.c有兩點不同。
（1）操作GPBCON、GPBDAT兩個寄存器時使用虛擬地址0xA0000010、0xA0000014，在init.c中已經把虛擬地址0xA0000000 - (0xA0000000 + 1M - 1)映射到物理地址0x56000000 - (0x56000000 + 1M -1)；
（2）在定義wait函數時使用了一點小技巧，將它定義成”static inline”類型，原因在源碼的第15行給出。
leds.c代碼如下：
/*
* leds.c: 循環點亮4個LED
* 屬於第二部分程序，此時MMU已開啓，使用虛擬地址
*/
#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函數加上“static inline”是有原因的，
* 這樣可以使得編譯leds.c時，wait嵌入main中，編譯結果中只有main一個函數。
* 於是在連接時，main函數的地址就是由連接文件指定的運行時裝載地址。
* 而連接文件mmu.lds中，指定了leds.o的運行時裝載地址爲0xB4004000，
* 這樣，head.S中的“ldr pc, =0xB4004000”就是跳去執行main函數。
*/
static inline void wait(unsigned long dly)
{
for(; dly > 0; dly--);
}
int main(void)
{
unsigned long i = 0;
// 將LED1-4對應的GPB5/6/7/8四個引腳設爲輸出
GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out;
while(1){
wait(30000);
GPBDAT = (~(i<<5)); // 根據i的值，點亮LED1-4
if(++i == 16)
i = 0;
}
return 0;
}
Makefile內容如下：
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
Makefile中第4行命令用來連接程序，它使用連接腳本mmu.lds來控制連接器的行爲。文件mmu.lds內容如下：
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0xB0004000 : AT(2048) { leds.o }
}
連接腳本mmu.lds將程序分爲兩個段：first和second。前者由head.o和init.o組成，它的加載地址和運行地址都是0，所以運行前不需要重新移動代碼。後者由leds.o組成，它的加載地址爲2048，重定位地址爲0xB0004000，這表明段second存放在編譯所得映像文件地址2048處，在運行前需要將它複製到地址0xB0004000處，這由init.c中的copy_2th_to_sdram函數完成（注意，此函數將代碼複製開始地址爲0x30004000的內存中，這是開啓MMU後的虛擬地址0xB0004000對應的物理地址）。