eboot汇编Startup.s中MMU设置流程详细分析

CE5.0 - eboot汇编Startup.s中MMU设置流程详细分析   以下为SMDK开发板startup.s部分启动代码.   ;-------------------------------------------------------------------------------   MemoryMap EQU 0x2a4   BANK_SIZE EQU 0x00100000 ; 1MB per bank in MemoryMap array   BANK_SHIFT EQU 20      ; Define RAM space for the Page Tables:   ;   PHYBASE EQU 0x30000000 ; physical start   PTs EQU 0x30010000 ; 1st level page table address (PHYBASE + 0x10000)                                           ; save room for interrupt vectors.   ;------------------------------------------------------------------------------   ; Copy boot loader to memory           ands r9, pc, #0xFF000000 ; see if we are in flash or in ram   //如果高8字节非0,那么说明pc已经在ram,否则说明现在pc位于reset之后的0x00000000地址区间[luther.gliethttp]            bne %f20 ; go ahead if we are already in ram//高8字节非0,说明eboot已在DDR中,跳到下面的20标号               ; This is the loop that perform copying.           ldr r0, = 0x38000 ; offset into the RAM            add r0, r0, #PHYBASE ; add physical base //eboot最终的物理地址为0x30038000,这也就是PLATFORM/SMDK2440A/Src/Bootloader/Eboot_usb/boot.bib中定义的    //eboot链接地址EBOOT 8c038000 00016800 RAMIMAGE //一个.bib允许由一个RAMIMAGE类型段,生成一个对应的.bin文件,之后由romimage.exe生成.nb0同时填充eboot的pTOC全局变量指针[luther.gliethttp]            mov r1, r0 ; (r1) copy destination   //因为s3c2440在nand启动时,会将nand中前4k数据读取到s3c2440内部的4k ram中,同时ram映射成0地址,cpu    //跳转到ram开始执行从nand读取的前4k代码数据,于是读取位于ram中0地址之后的4k数据就等同于读取了nand的前4k数据[luther.gliethttp].            ldr r2, =0x0 ; (r2) flash started at physical address 0           ldr r3, =0x10000 ; counter (0x40000/4)//循环读取4k字节    10 ldr r4, [r2], #4           str r4, [r1], #4           subs r3, r3, #1           bne %b10           ; Restart from the RAM position after copying.           mov pc, r0 //跳转到物理地址0x30038000重新执行上面的reset代码,再次执行时因为已经位于ram,所以将执行上面的bne %f20语句[luther.gliethttp]            nop //为流水线添加可能存在的指令最大空取次数            nop           nop           ; Shouldn't get here.           b       .           INCLUDE oemaddrtab_cfg.inc  //这就是eboot的mmu映射表,位于PLATFORM/SMDK2440A/Src/Inc/oemaddrtab_cfg.inc    /*          EXPORT  g_oalAddressTable[DATA]  g_oalAddressTable          DCD     0x80000000, 0x32000000, 32      ; 32 MB DRAM BANK 6          DCD     0x82000000, 0x08000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 1          DCD     0x84000000, 0x10000000, 32      ; nGCS2: PCMCIA/PCCARD          DCD     0x86000000, 0x18000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 3          DCD     0x88000000, 0x20000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 4          DCD     0x8A000000, 0x28000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 5          DCD     0x8C000000, 0x30000000, 32      ; 32 MB DRAM BANK 6          DCD     0x90800000, 0x48000000,  1      ; Memory control register          DCD     0x90900000, 0x49000000,  1      ; USB Host register          DCD     0x90A00000, 0x4A000000,  1      ; Interrupt Control register          DCD     0x90B00000, 0x4B000000,  1      ; DMA control register          DCD     0x90C00000, 0x4C000000,  1      ; Clock & Power register          DCD     0x90D00000, 0x4D000000,  1      ; LCD control register          DCD     0x90E00000, 0x4E000000,  1      ; NAND flash control register          DCD     0x90F00000, 0x4F000000,  1      ; Camera control register          DCD     0x91000000, 0x50000000,  1      ; UART control register          DCD     0x91100000, 0x51000000,  1      ; PWM timer register          DCD     0x91200000, 0x52000000,  1      ; USB device register          DCD     0x91300000, 0x53000000,  1      ; Watchdog Timer register          DCD     0x91400000, 0x54000000,  1      ; IIC control register          DCD     0x91500000, 0x55000000,  1      ; IIS control register          DCD     0x91600000, 0x56000000,  1      ; I/O Port register          DCD     0x91700000, 0x57000000,  1      ; RTC control register          DCD     0x91800000, 0x58000000,  1      ; A/D convert register          DCD     0x91900000, 0x59000000,  1      ; SPI register          DCD     0x91A00000, 0x5A000000,  1      ; SD Interface register          DCD     0x92000000, 0x00000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 0          DCD     0x00000000, 0x00000000,  0      ; end of table  */            ; Compute physical address of the OEMAddressTable.   20      add     r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)           ldr     r10, =PTs                ; (r10) = 1st level page table   0x20000000           ; Setup 1st level page table (using section descriptor)                ; Fill in first level page table entries to create "un-mapped" regions           ; from the contents of the MemoryMap array.           ;           ;   (r10) = 1st level page table           ;   (r11) = ptr to MemoryMap array   //PTR的地址大家都选在了DDR开始的offset处,ce为64k偏移,linux也是这样做的    //然后第1级MMU入口为pc地址的高14位(过滤掉低18位)[luther.gliethttp]    //比如0x80000000地址对应的第1级MMU入口偏移为0x80000000 >> 18 = 0x2000            add     r10, r10, #0x2000       ; (r10) = ptr to 1st PTE for "unmapped space"   //r10存放0x80000000虚拟地址在PTR中的对应地址            mov     r0, #0x0E               ; (r0) = PTE for 0: 1MB cachable bufferable //有高速缓存C和写缓冲B            orr     r0, r0, #0x400          ; set kernel r/w permission   25      mov     r1, r11                 ; (r1) = ptr to MemoryMap array              30      ldr     r2, [r1], #4            ; (r2) = virtual address to map Bank at           ldr     r3, [r1], #4            ; (r3) = physical address to map from           ldr     r4, [r1], #4            ; (r4) = num MB to map           cmp     r4, #0                  ; End of table?           beq     %f40    //表示cachable地址0x80000000~0xa0000000映射MMU创建完毕,表结尾,前跳到40标号,创建对应的uncached映射MMU[luther.gliethttp]            ldr     r5, =0x1FF00000           and     r2, r2, r5              ; VA needs 512MB, 1MB aligned.  //对va虚拟地址进行512M对齐[luther.gliethttp]    //也就是r2的上限值不能超过0x20000000即512M,因为r10现在指向1级映射表的0x80000000虚拟地址,    //又因为0x80000000+0x20000000=0xa0000000开始地址存放的是uncached地址,所以这里要做512M数据限制[luther.gliethttp]            ldr     r5, =0xFFF00000           and     r3, r3, r5              ; PA needs 4GB, 1MB aligned.    //对pa物理地址进行4G对齐            add     r2, r10, r2, LSR #18           add     r0, r0, r3              ; (r0) = PTE for next physical page //在MMU控制flag基础上追加映射到的pa物理地址[luther.gliethttp]    35      str     r0, [r2], #4            //存到r2对应的PTR偏移中            add     r0, r0, #0x00100000     ; (r0) = PTE for next physical page //1M递增,因为1<<18=256K,而每一个pte描述4k页,所以最终描述256k*4k=1M地址空间[luther.gliethttp]            sub     r4, r4, #1              ; Decrement number of MB left            cmp     r4, #0           bne     %b35                    ; Map next MB   //遍历到该region结束            bic     r0, r0, #0xF0000000     ; Clear Section Base Address Field           bic     r0, r0, #0x0FF00000     ; Clear Section Base Address Field//清空r0中的地址信息[lutehr.gliethttp]            b       %b30                    ; Get next element  //继续创建oemaddrtab_cfg.inc描述的下一region[luther.gliethttp]    //创建对应的0xa0000000开始的uncached映射MMU表     40      tst     r0, #8         //比较C高速缓存是否仍然置位,如果仍然置位了,那么说明还没有执行uncached创建,如果C位已经清0,那么说明,uncached循环也执行完毕了,所以跳回到25标号继续创建[luther.gliethttp]            bic     r0, r0, #0x0C           ; clear cachable & bufferable bits in PTE//清除B写缓冲和C高速缓存[luther.gliethttp]            add     r10, r10, #0x0800       ; (r10) = ptr to 1st PTE for "unmapped uncached space"//r10现在对应0x80000000虚拟地址的PTR起始地址,hex(0x20000000>>18)为0x800,    //所以r10 = r10 + 0x800;之后r10指向了0xa0000000虚拟地址对应的PTR起始地址[luther.gliethtp]            bne     %b25                    ; go setup PTEs for uncached space   //ok,现在0x80000000 cachable空间和0xa0000000 uncached空间都已经创建完毕了[luther.gliethttp]            sub     r10, r10, #0x3000       ; (r10) = restore address of 1st level page table//该句好像有问题,不过还好后面用到r10之前,又对r10进行了重新赋值,所以也更说明,该句操作无意义[luther.gliethttp]    //接下来为虚拟0地址建立cachable和uncached映射[lutehr.gliethttp]            ; Setup mmu to map (VA == 0) to (PA == 0x30000000).           ldr     r0, =PTs                ; PTE entry for VA = 0           ldr     r1, =0x3000040E         ; uncache/unbuffer/rw, PA base == 0x30000000//以C,B均开启的方式映射虚拟地址0到pa物理地址0x30000000            str     r1, [r0]           ; uncached area.           add     r0, r0, #0x0800         ; PTE entry for VA = 0x0200.0000 , uncached//接下来的0x2000000虚拟地址被映射为虚拟0地址的uncached起始地址[luther.gliethttp]            ldr     r1, =0x30000402         ; uncache/unbuffer/rw, base == 0x30000000//以C,B均不开启的方式映射虚拟地址0到pa物理地址0x30000000            str     r1, [r0]   //经过上面设置可以看到    //虚拟地址0对应0x30000000的cachable    //虚拟地址0x2000000对应0x30000000的uncached.[luther.gliethttp]            ; Comment:           ; The following loop is to direct map RAM VA == PA. i.e.            ;   VA == 0x30XXXXXX => PA == 0x30XXXXXX for S3C2400           ; Fill in 8 entries to have a direct mapping for DRAM           ;           ldr     r10, =PTs               ; restore address of 1st level page table           ldr     r0,  =PHYBASE           //PHYBASE为0x30000000,将虚拟地址映射到相同的物理地址            add     r10, r10, #(0x3000 / 4) ; (r10) = ptr to 1st PTE for 0x30000000 //就是(0x30000000 >> 16) >> 2即(0x30000000 >> 16) / 4 [luther.gliethttp]    //现在r10指向了和DDR地址相等的PA地址对应的PTR地址处            add     r0, r0, #0x1E           ; 1MB cachable bufferable           orr     r0, r0, #0x400          ; set kernel r/w permission           mov     r1, #0            mov     r3, #64                 //映射64M空间,因为我们的物理DDR只有64M(见上面的oemaddrtab_cfg.inc表图),不能大于512,因为下面只支持到512次循环(r1为循环次数,每循环1次,创建1M空间映射表)[luther.gliethtp]    45      mov     r2, r1                  ; (r2) = virtual address to map Bank at           cmp     r2, #0x20000000:SHR:BANK_SHIFT  //0x20000000>>20=512M,            add     r2, r10, r2, LSL #BANK_SHIFT-18 //add r2, r10, r2, 4即r2 = r10 + r2*4;正好为PTR操作时的4字节对齐边界[luther.gliethttp]            strlo   r0, [r2]                        //如果还没有操作到512M,那么填充PTR,如果现在映射操作已经操作过了512M大小,那么忽略            add     r0, r0, #0x00100000     ; (r0) = PTE for next physical page           subs    r3, r3, #1           add     r1, r1, #1           bgt     %b45           ldr     r10, =PTs               ; (r10) = restore address of 1st level page table           ; The page tables and exception vectors are setup.           ; Initialize the MMU and turn it on.           mov     r1, #1           mcr     p15, 0, r1, c3, c0, 0   ; setup access to domain 0           mcr     p15, 0, r10, c2, c0, 0           mcr     p15, 0, r0, c8, c7, 0   ; flush I+D TLBs    //flush所有MMU相关空间            mov     r1, #0x0071             ; Enable: MMU       //设置打开MMU标志到r1            orr     r1, r1, #0x0004         ; Enable the cache  //设置打开cache标志到r1            ldr     r0, =VirtualStart       //取出VirtualStart编译期间得到的虚拟地址值,在0x30038000~0x30038000+eboot_size之间[luther.gliethtp]            cmp     r0, #0                  ; make sure no stall on "mov pc,r0" below //执行该比较,使r0踏实的读入VirtualStart数值            mcr     p15, 0, r1, c1, c0, 0   //将MMU设置标志写入p15协处理器,生效设置[luther.gliethttp]            mov     pc, r0                  ;  & jump to new virtual address //跳转过去,此刻之后MMU已经打开,所有允许操作的虚拟地址都在PLATFORM/SMDK2440A/Src/Inc/oemaddrtab_cfg.inc中定义[luther.gliethttp]            nop           ; MMU & caches now enabled.           ;   (r10) = physcial address of 1st level page table           ;   VirtualStart           mov     sp, #0x8C000000         //设置栈空间,从这里来看,sp栈顶对应的DDR物理地址为0x30030000,然后向下生长,从boot.bib中    /*  MEMORY  ;   Name     Start     Size      Type  ;   -------  --------  --------  ----      ARGS     8c020800  00000800  RESERVED      BINFS    8c021000  00005000  RESERVED      RAM      8c026000  00006000  RAM          STACK    8c02c000  00004000  RESERVED  //0x2c000+0x4000=0x30000 保留该16K地址空间用作eboot的sp栈空间      EBOOT    8c038000  00016800  RAMIMAGE  */   可以看到sp栈空间由.bib保留,位于0x30030000~0x3002c000,栈sp从0x30030000开始向下生长[luther.gliethttp]           add     sp, sp, #0x30000        ; arbitrary initial super-page stack pointer           b       main //跳转到main主函数,