2021年02月20日 | 基于S3C6410的ARM11学习（七） 核心初始化之关闭MMU和CACHE

在关闭了所有中断后，就要关闭MMU和CACHE了。因为这个时候，还在初始化环境，这两个东西是用不到的。所以就需要把他们都关闭，免得影响我们的初始化。

MMU是Memory Management Unit的缩写，中文名是存储器管理单元。主要是两个功能：

1、虚拟地址转换为物理地址

2、实现内存的保护

至于具体的MMU的一些知识，等后面用到了在说明了。目前，只需要将MMU给关掉即可。

这个时候，我们需要查看S3C6410的核ARM1176JZFS手册。在这里，我们要接触到一个系统控制处理器，CP15。也叫做协处理器。

手册中说明了，CP15系统控制处理器的作用，主要是6个：

1、整个系统的控制和配置

2、CACHE的配置和管理

3、TCM控制和管理

4、MMU控制和管理

5、DMA控制

6、系统运行监控

CP15共有16组寄存器。每一组寄存器有不同的功能。每一组寄存器下又有若干个寄存器。

至于这些寄存器的功能，在手册中有说明。不过手册是以功能划分寄存器的。如对应MMU功能。

图中，就列出了MMU功能对应的寄存器组。总共用到了c0,c2,c3,c5,c6,c8,c10,c13,c15这9组寄存器。但是也不是每一组寄存器组的所有寄存器都需要到，所有后面通过Opcode_1，CRm，Opcode_2来标识是对哪一个寄存器。

下面是对协处理器访问的用法

MCR指令是对协处理对应的寄存器下的某个寄存器写数据，写的数据放在Rd寄存器中。

MRC指令是对协处理对应的寄存器下的某个寄存器读数据，读的数据放在Rd寄存器中。

说明各个参数意义：

Opcode_1： 操作符1，协处理器行为操作码，对于 CP15 来说，  永远为 0b000 。

CRn：协处理器的寄存器组编号，编号从c0-c10。

Rd： 寄存器编号，r0-r14.

Opcode_2： 访问寄存器组下的寄存器提供附加信息

CRm： 寄存器组下的寄存器编号。

上面参数，在对应功能的图中都有说明。例如：

我们要写TLB type Register，写的值存在r0寄存器中。

那么从图中，对应

在使用MCR指令。

mcr p15,0,r0,c0,c0,3  

这样，就将r0的值写入到TLB type Register中去了。

CACHE是高速缓冲存储器。CPU工作速度是很快的，而外部内存是工作很慢的，所以当CPU对内存访问的时候，是要等待内存访问结束的。所以中间CPU就在等待，这就浪费了时间。所以在CPU和内存之间加一个CACHE，当CPU写数据到内存中的时候，就先写入到CACHE中，然后CACHE再写入到内存中。CPU写CACHE是很快的，所以就提高了写数据的效率。读数据的话，CPU先在CACHE中去找数据，没有找到的话，CACHE将数据从内存中取出来，再给CPU，同时把这个数据存起来。当CPU在CACHE中找到数据的话，就直接使用这个数据，就不用再去内存中取数据了。

上面两个图就说明了有CACHE和没有CACHE的区别。

在初始化阶段，我们是不是用这CACHE的。

CACHE在ARM11中是分类两种的。一种是存储指令的，一种是存储数据的。

这个在S3C6410的数据手册中有说明。看出来，I/DCACHE大小是16KB。所以以下的操作要分开对ICACHE和DCACHE操作。

我们要对MMU，CACHE控制，所以这里就对CP15的MMU，CACHE功能进行配置。我们知道在ARM中，对任何功能配置都是通过寄存器配置的，所以就需要去配置CP15的MMU，CACHE功能开启和关闭的寄存器。

注意，这个时候，这个寄存器就不能去MMU,CACHE功能部分去找了。而要去找系统控制和配置里面去找了

这个寄存器就是c1寄存器组下的控制寄存器。

直接看这个寄存器的各个位的功能。

这里就截取图中一部分，因为这部分中和MMU，CACHE有关。

最后1位，就是MMU的开启和关闭了。当为0的时候，MMU是关闭的，为1的话，MMU就是打开的。所以这里我们要写入0.将MMU关掉。

该寄存器的第2位，是控制DCACHE的。0关掉。所以这里我们要写入0.将DCACHE关掉。

该寄存器的第12位，是控制ICACHE的。0关掉。所以这里我们要写入0，将ICACHE关掉。

在关闭CACHE之前，还要做一件事，就是要将CACHE的原有的数据给清掉。因为有可能之前，里面就有一些数据了。这个操作也是由CP15下的一个寄存器控制的。

首先找到CACHE相关的寄存器组。看出是c7.

在去看CP15的各个寄存器组的功能。

得知c7组下的c7寄存器是对CACHE数据无效操作的。

再在c7组下的c7寄存器中去找，有上面这张表。

表中都给了汇编指令，怎么对两个CACHE都无效掉。所以，在程序中就直接使用该汇编指令即可。这里Rd可以是任意，因为这里什么值对该命令是没有影响的。

下面就可以开始编写代码了

1、先对两个CACHE中的数据无效掉。使用手册中的汇编，这里Rd使用r0。

2、将CP15的控制寄存器的数据先读出来存在r0中。

3、对r0寄存器数据中第0位，第2为清零。

4、在将r0数据写入到控制寄存器中，这样，就实现了控制寄存器的MMU关闭和DCACHE关闭

5、程序返回。

这里，只是对DCACHE对应的位清零了，使DCACHE关闭，而没有使ICACHE对应的位清零，关闭ICACHE。对于这里，国嵌解释说，在初始化的时候，对ICACHE的要求没有DCACHE那么严格，可以不用关闭，也可以关闭，而DCACHE就必须关闭。至于为什么，目前也不清楚，因为现在也才是初学，等以后学习深了应该就知道了。现在学习，就先跟着前辈们的路走。

对比STM32，这两步就简单了，因为根本就不用做。为什么了，因为STM32中就没有两个东西。都没有了，你怎么操作他。

STM32没有MMU，所以，你在STM32上面就跑不出LINUX系统，因为不能将虚拟内存转换为物理内存。STM32对地址操作都是操作的物理地址。这样，就有很大的局限性。

就这样，我们就完成了核心初始化之关闭MMU和CACHE了。