ARM基礎學習-協處理器CP15

CP15負責管理ARM中存儲管理系統；

常用如下命令來操作CP15的寄存器；

MCR{cond}     coproc，opc1，CRd，CRn，CRm，opc2
//將arm寄存器中的數據傳送到協處理的寄存器當中；
MRC{cond}    coproc，opc1，CRd，CRn，CRm，opc2
//將協處理的寄存器傳送到arm寄存器

coproc 指令操作的協處理器名.標準名爲pn,n,爲0~15
opc1 協處理器的特定操作碼. 對於CP15寄存器來說，opcode1永遠爲0，不爲0時，操作結果不可預知
CRd 作爲目標寄存器的協處理器寄存器.
CRn 存放第1個操作數的協處理器寄存器.
CRm 存放第2個操作數的協處理器寄存器.（用來區分同一個編號的不同物理寄存器，當不需要提供附加信息時，指定爲C0）
opc2 可選的協處理器特定操作碼. （用來區分同一個編號的不同物理寄存器，當不需要提供附加信息時，指定爲0）

msm-3.18/arch/arm/kernel/head.S:

463 ENTRY(__turn_mmu_on)      
464     mov r0, r0
465     instr_sync
466     mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0       @ write control reg
467     mrc p15, 0, r3, c0, c0, 0       @ read id reg

CP15可以包含16個32位的寄存器，其編號爲0-15。實際上對於某些編號的寄存器可能對應有多個物理寄存器。在指令中指定特定的標誌位（opc2）來區分這些物理寄存器。有些類似於ARM寄存器中，處於不同的處理器模式時，ARM某些寄存器可能不同。

來看CP15各個寄存器值的含義：

（一）CP15 的寄存器 C0

The CP15 c0 registers provide device and feature identification，CP15 中寄存器 C0 對應兩個標識符寄存器：

（二）CP15 的寄存器 C1

CP15中的寄存器C1是一個控制寄存器，它包括以下控制功能：
禁止或使能MMU以及其他與存儲系統相關的功能
配置存儲系統以及ARM處理器中的相關部分的工作

（三）CP15 的寄存器 C2

C2寄存器的別名：Translation table base (TTB) register
C2寄存器用來保存頁表的基地址，即一級映射描述符表的基地址。其編碼格如下所示：

（四）CP15 的寄存器 C3

CP15 中的寄存器 C3 定義了 ARM 處理器的 16 個域的訪問權限。

在 CP15的C3寄存器中，劃分了 16個域，每個區域由兩位構成，這兩位說明了當前內存的檢查權限：
00：當前級別下，該內存區域不允許被訪問，任何的訪問都會引起一個domain fault，這時 AP位無效
01：當前級別下，該內存區域的訪問必須配合該內存區域的段描述符中AP位進行權檢查
10：保留狀態（我們最好不要填寫該值，以免引起不能確定的問題）
11：當前級別下，對該內存區域的訪問都不進行權限檢查。 這時 AP位無效

所以只有當相應域的編碼爲 01 時，纔會根據 AP位 和協處理器CP15中的C1寄存器的R,S位進行權限檢查；

(五)CP15 的寄存器 C5

CP15 中的寄存器 C5 是失效狀態寄存器，分爲指令狀態失效和數據狀態失效。
MRC p15, 0, Rd, c5, c0, 0 訪問數據失效狀態寄存器
MRC p15, 0, Rd, c5, c0, 1 訪問指令狀態失效寄存器

bit[7:4]表示存放引起存儲訪問失效的存儲訪問所屬的域。
狀態標識 bit[3:0] 表示放引起存儲訪問失效的存儲訪問類型，該字段含義如下表所示（優先級由上到下遞減）。

（六）CP15的寄存器C6

CP15 中的寄存器 C6 是失效地址寄存器，其中保存了引起存儲訪問失效的地址，分爲數據失效地址寄存器和指令失效地址寄存器
MRC p15, 0, Rd, c6, c0, 0 訪問數據失效地址寄存器
MRC p15, 0, Rd, c6, c0, 2 訪問指令失效地址寄存器

（七）CP15的寄存器C7

CP15 的 C7 寄存器用來控制 cache 和寫緩存，它是一個只寫寄存器，讀操作將產生不可預知的後果。
訪問 CP15 的 C7 寄存器的指令格式如下所示：
mcr p15, 0, rd, c7, crm, opcode_2；
rd 、crm 和 opcode_2的不同取值組合，實現不同功能

表中的數據是指Rd中的數據：

（八）CP15的寄存器C8

系統協處理器CP15的寄存器C8就是清除TLB內容的相關操作。它是一個只寫的寄存器。
MCR p15，0，Rd，c8，CRm，opcode_2
Rd中爲要寫入C8寄存器的內容，CRm和opcode_2的不同組合決定指令執行的不同操作:

（九）CP15的寄存器C12

CP15寄存器C12用來設置異常向量基地址，其編碼格式如下所示：
MCR p15, 0, Rd, c12, c0, 0 ；Rd中存放要修改的異常向量基地址;

注：只有ARM11和cortex-a 可以任意修改異常向量基地址。arm7,ARM9,ARM10只可以在0地址或0xffff0000中 ;

（十）CP15的寄存器C13

CP15中的寄存器C13用於快速上下文切換。

訪問寄存器C13的指令格式如下所示。
MCR p15, 0,Rd,c13,c0,0
MRC P15, 0,Rd,c13,c0,0
其中， 在讀操作時，結果中位[31：:25]返回PID，其他位 的數值是不可以預知的。寫操作將設置PID的值。
當PID的值爲0時，MVA = VA | (0（PID）<<25)，MVA=VA,相當於禁止了FCSE。系統復位後PID即爲0.
當PID的值不爲0時，相當於使能了FCSE。