ARM基础学习-协处理器CP15

CP15负责管理ARM中存储管理系统；

常用如下命令来操作CP15的寄存器；

MCR{cond}     coproc，opc1，CRd，CRn，CRm，opc2
//将arm寄存器中的数据传送到协处理的寄存器当中；
MRC{cond}    coproc，opc1，CRd，CRn，CRm，opc2
//将协处理的寄存器传送到arm寄存器

coproc 指令操作的协处理器名.标准名为pn,n,为0~15
opc1 协处理器的特定操作码. 对于CP15寄存器来说，opcode1永远为0，不为0时，操作结果不可预知
CRd 作为目标寄存器的协处理器寄存器.
CRn 存放第1个操作数的协处理器寄存器.
CRm 存放第2个操作数的协处理器寄存器.（用来区分同一个编号的不同物理寄存器，当不需要提供附加信息时，指定为C0）
opc2 可选的协处理器特定操作码. （用来区分同一个编号的不同物理寄存器，当不需要提供附加信息时，指定为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个32位的寄存器，其编号为0-15。实际上对于某些编号的寄存器可能对应有多个物理寄存器。在指令中指定特定的标志位（opc2）来区分这些物理寄存器。有些类似于ARM寄存器中，处于不同的处理器模式时，ARM某些寄存器可能不同。

来看CP15各个寄存器值的含义：

（一）CP15 的寄存器 C0

The CP15 c0 registers provide device and feature identification，CP15 中寄存器 C0 对应两个标识符寄存器：

（二）CP15 的寄存器 C1

CP15中的寄存器C1是一个控制寄存器，它包括以下控制功能：
禁止或使能MMU以及其他与存储系统相关的功能
配置存储系统以及ARM处理器中的相关部分的工作

（三）CP15 的寄存器 C2

C2寄存器的别名：Translation table base (TTB) register
C2寄存器用来保存页表的基地址，即一级映射描述符表的基地址。其编码格如下所示：

（四）CP15 的寄存器 C3

CP15 中的寄存器 C3 定义了 ARM 处理器的 16 个域的访问权限。

在 CP15的C3寄存器中，划分了 16个域，每个区域由两位构成，这两位说明了当前内存的检查权限：
00：当前级别下，该内存区域不允许被访问，任何的访问都会引起一个domain fault，这时 AP位无效
01：当前级别下，该内存区域的访问必须配合该内存区域的段描述符中AP位进行权检查
10：保留状态（我们最好不要填写该值，以免引起不能确定的问题）
11：当前级别下，对该内存区域的访问都不进行权限检查。 这时 AP位无效

所以只有当相应域的编码为 01 时，才会根据 AP位 和协处理器CP15中的C1寄存器的R,S位进行权限检查；

(五)CP15 的寄存器 C5

CP15 中的寄存器 C5 是失效状态寄存器，分为指令状态失效和数据状态失效。
MRC p15, 0, Rd, c5, c0, 0 访问数据失效状态寄存器
MRC p15, 0, Rd, c5, c0, 1 访问指令状态失效寄存器

bit[7:4]表示存放引起存储访问失效的存储访问所属的域。
状态标识 bit[3:0] 表示放引起存储访问失效的存储访问类型，该字段含义如下表所示（优先级由上到下递减）。

（六）CP15的寄存器C6

CP15 中的寄存器 C6 是失效地址寄存器，其中保存了引起存储访问失效的地址，分为数据失效地址寄存器和指令失效地址寄存器
MRC p15, 0, Rd, c6, c0, 0 访问数据失效地址寄存器
MRC p15, 0, Rd, c6, c0, 2 访问指令失效地址寄存器

（七）CP15的寄存器C7

CP15 的 C7 寄存器用来控制 cache 和写缓存，它是一个只写寄存器，读操作将产生不可预知的后果。
访问 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的不同取值组合，实现不同功能

表中的数据是指Rd中的数据：

（八）CP15的寄存器C8

系统协处理器CP15的寄存器C8就是清除TLB内容的相关操作。它是一个只写的寄存器。
MCR p15，0，Rd，c8，CRm，opcode_2
Rd中为要写入C8寄存器的内容，CRm和opcode_2的不同组合决定指令执行的不同操作:

（九）CP15的寄存器C12

CP15寄存器C12用来设置异常向量基地址，其编码格式如下所示：
MCR p15, 0, Rd, c12, c0, 0 ；Rd中存放要修改的异常向量基地址;

注：只有ARM11和cortex-a 可以任意修改异常向量基地址。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用于快速上下文切换。

访问寄存器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， 在读操作时，结果中位[31：:25]返回PID，其他位 的数值是不可以预知的。写操作将设置PID的值。
当PID的值为0时，MVA = VA | (0（PID）<<25)，MVA=VA,相当于禁止了FCSE。系统复位后PID即为0.
当PID的值不为0时，相当于使能了FCSE。