ARM裸機MMU調試
小狼@http://blog.csdn.net/xiaolangyangyang
代碼如下：
@*************************************************************************
@ 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
@*************************************************************************
@head.S
.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/*
* 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];
}
/*
* 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++;
}
}
/*
* 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;
}
}
/*
* 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) );
}
/*
* 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。
*
* 加volatile的原因是mini2440上帶的arm-linux-gcc 4.4.3 會將其優化掉
* 造成看不到效果 只是全亮 加上volatile就不會優化掉了。
*/
static inline void wait(volatile 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
objs := head.o init.o leds.o
all : mmu.bin
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 -g -Wall -O2 -c -o $@ $<
%.o:%.S
arm-linux-gcc -g -Wall -O2 -c -o $@ $<
clean:
rm -f mmu.bin mmu_elf mmu.dis *.o
/* mmu.lds
* 這個不可以調試，會直接運行
*
*/
SECTIONS
{
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0xB0004000 : AT(2048) { leds.o }
}
/*
* 這個鏈接腳本可以調試led以前的程序
* 到led就不看到效果的。現在沒有能力達到兩全其美的高度
*/
/*
ENTRY(_start)
SECTIONS {
. = 0x00000000;
. = ALIGN(4);
.text :
{
head.o (.text)
init.o (.text)
leds.o (.text)
}
}
*/參考文獻：Eclipse開發調試ARM裸機程序(五)MMU調試