对MMU段式转换的理解

　　本文将详细介绍MMU段式转换的过程，并在文末附上一篇讲MMU比较详细的文章。具体什么是MMU，什么时段是转换就不在本文讲了，直接戳文末的链接。

　　首先，进行段式转换的条件。我们要拥有一个虚拟地址，还有一级页表，这个一级页表一般是工程师在代码中建立起来的。每一个虚拟地址在这个一级页表中都有对应的表项。我们只需要知道一级页表的基地址，再将虚拟地址的高12位作为偏移，就可以找到该虚拟地址的表项了。从这里就可以看出，前12位相同的虚拟地址们在一级页表中其实都是共用同一个表项的。举个例子:0x56000000~0x560FFFFF这1MB的空间都是使用的同一个表项。

　　其次，我们找到了这个表项，那他有什么卵用呢？我们先看看表项的格式，如下图：

　　高12位为段的基地址，其他的位的意义参考《ARM920T_TRM1_S》的3.3.4小结，本文重点不在这里，故不再赘述。最重要的就是段的基地址，有了它，我们就能通过将它和虚拟地址的低20位进行拼接，从而得到我们外设需要的物理地址。这里也能看出来，一个段的大小有2^20也就是1MB这么大。

　　整个过程简而言之就是：通过虚拟地址的高12位找到一级页表中对应的表项，取该表项的高12位再与虚拟地址的低20位进行拼接，就得到了物理地址，这样就完成了从虚拟地址到物理地址的转换。

 

　　下面说说我在理解这些东西时候产生的误区，希望大家不要再犯：

　　1、之前一直误认为表项里面存储的就是物理地址，其实不是这样的，物理地址是将表项的高12位和虚拟地址的低20位进行拼接得来的。表项的低20位还是有别的用处的，比如决定一些权限位，以及是否使用cache，write_buffer等。

　　2、一级页表的基地址和段的基地址不是一回事，页表只是存储表项用的，表项记录了一些段的基地址。比如我们控制LED需要用0x56000010和0x56000014这两个地址处的寄存器，他们属于同一个段，段的基地址是0x56000000，而我们可能将页表存储在另外一个地方，比如0x30000000，所以这两个地址是毫无联系的。

　　参考代码：

　　

//1、建立一级页表,这里把它放在内存的起始地址,也就是页表的基地址

//2、将虚拟地址的高12位作为偏移,用来寻找该虚拟地址对应的表项

//3、表项的内容:高12位为段的基地址的高12位,低20位为下述定义的宏

//4、物理地址:由段的基地址和虚拟地址的低20位拼接而来

#define GPBCON *((volatile unsigned long*)0xA0000010)
#define GPBDAT *((volatile unsigned long*)0xA0000014)

#define MMU_SECTION (2 << 0)
#define MMU_CACHE (1 << 3)
#define MMU_BUFFER (1 << 2)
#define MMU_SPECIAL (1 << 4)
#define MMU_FULL_ACCESS (3 << 10)
#define MMU_DOMAIN (0 << 5)

#define SECDESC MMU_SECTION | MMU_SPECIAL | MMU_DOMAIN | MMU_FULL_ACCESS
#define SECDESC_WB MMU_SECTION | MMU_SPECIAL | MMU_DOMAIN | MMU_FULL_ACCESS | MMU_BUFFER | MMU_CACHE

void create_page_table()
{
    //将一级页表放在内存起始地址
    unsigned long *ttb = (unsigned long*)0x30000000;

    unsigned long vaddr, paddr;

    //虚拟地址
    vaddr = 0xA0000000;
    //物理地址
    paddr = 0x56000000;

    //表项的地址 = 一级页表基地址 + 虚拟地址高12位(作为索引)
    *(ttb + (vaddr >> 20)) = (0x56000000 & 0xfff00000) | SECDESC;        //表项的内容

    vaddr = 0x30000000;
    paddr = 0x30000000;

    while(vaddr < 0x34000000)
    {
        *(ttb + (vaddr >> 20)) = (paddr & 0xfff00000) | SECDESC_WB;
        vaddr += 0x100000;                //0x100000 = 16^5 = 2^20 = 1MB
        paddr += 0x100000;

    }
}

void mmu_init()
{
    __asm__(
        "ldr r0, =0x30000000\n"
        "mcr p15, 0, r0, c2, c0, 0\n"

        "mvn r0, #0\n"
        "mrc p15, 0, r0, c3, c0, 0\n"

        "mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"
        "orr r0, r0, #0x0001\n"
        "mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"
        :
        :

    );
}

//使用虚拟地址GPBCON, GPBDAT点亮LED

int gboot_main()
{

    //1、建立一级页表
    create_page_table();
    //2、写入TTB,打开MMU
    mmu_init();

    GPBCON = 0x15400;
    GPBDAT = 0b11010111111;

    return 0;
}

 

　　附加一篇讲MMU比较详细的文章（转）：http://www.cnblogs.com/wrjvszq/p/4246634.html

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015-07-26