WinCE6.0学习之EBoot源码分析----startup.s（三）

下面将详细叙述 MMU 的设置，也是本人花费时间最多的一部分内容，无论是 2410 、 6410 甚至是 Cortex-A8 核的 ARM ， MMU 的设置基本都一样，所以移植时这部分可以直接搬过来，只需要更改全局内存映射表的映射关系即可。

先说说为什么在 EBoot 要设置 MMU ？其实有大牛们讨论过这个话题，在系统启动时会对页表进行重新映射，包括二级页表的设置，而在 EBoot 中只进行了一级页表的设置，最后也没有给出明确的答案，有的说是 WinCE 规定的，这里先不追究了，等以后研究了系统启动后的代码，再来讨论这个问题。 OAL 作为 WinCE 的开始需要启用虚拟内存，需要为 MMU 设置正确的页表进行地址映射，另外 WinCE 编译系统产生的二进制文件 .bib 使用的内存地址都是虚拟地址，这些虚拟地址是编译系统对二进制代码进行地址重定位的重要依据，所以在 Eboot 中对 MMU 进行设置，定义内存映射表的依据是全局内存映射表，在 PLATFORM\SMDK6410\SRC\INC\oemaddrtab_cfg.inc 文件中定义，内容如下：

g_oalAddressTable

        ; mDDR 128 MB
                ;DCD         0x80000000, 0x50000000,    64         ; 64 MB DRAM
                [ SMDK6410_X5D
                DCD         0x80000000, 0x60000000,     64         ; 64 MB DRAM
                |
                DCD         0x80000000, 0x50000000,    128         ; 128 MB DRAM
                ]

                DCD         0x90000000, 0x70000000,    4            ; SROM SFR
                DCD         0x00000000, 0x00000000,    0            ; end of table

    它是以 g_oalAddressTable 宏开始的， DCD 用来分配一片连续的字存储单元，第一个参数是虚拟地址值，第二个参数是对应的物理地址值，第三个参数指明分配的大小，在映射表的最后，将三个参数的值均设为 0 ，表示是映射表的结束。下面看 startup.s 文件中的源码。

;------------------------------------
;         Initialize MMU Table
;------------------------------------

        ;----------------------------
        ; Compute physical address of the OEMAddressTable.

20
                add                    r11, pc, #g_oalAddressTable -(. + 8)
                ldr                    r10, =PT_1ST_BASE                                        ; (r10) = 1st level page table

   上面的代码将 R11 赋值为内存映射表的地址， R10 赋值为页表存储的地址， PT_1ST_BASE 在最开始处已经进行了定义，是页表基地址 0x50010000 ，解释一下 R11 的赋值语句。 ARM 处理器是流水线结构，允许指令预取，所以 PC 一般等于当前执行指令下面的第 2 条指令的地址，即 PC= 当前指令地址值 +8 字节，而“ . ”代表的是当前指令的地址值， PC= （ . + 8 ） , 这样 R11 获得的是 g_oalAddressTable 的地址。那为什么不直接 mov  r11  #g_oalAddressTable 进行赋值呢？确实不能这样，这样可以编译通过，但是执行不通过，只能采用和 PC 的相对值来换算。

                add                    r10, r10, #0x2000                    ; (r10) = ptr to 1st PTE for "unmapped space"

    这一条代码，将 R10 的值增加了 0x2000 ，因为第 1 级 MMU 的入口是地址值的高 14 为（过滤掉低 18 位）， g_oalAddressTable 中看出， DRAM 的起始虚拟地址为 0x80000000 ，而 0x80000000>>18=0x2000 ，正好是 0x80000000 地址对应的第 1 级 MMU 入口的偏移值，也就是说 R10 现在存储的是 0x80000000 虚拟地址对应的页表的存储地址。那么为什么要右移 18 位？第 1 级页表将 4GB 的地址空间划分为多个 1MB 的段，对应的就有 4096 个页表项，而 ARM 地址映射时，虚拟地址被分为两部分：高位 + 低位，高位用来表示虚拟地址对应的页表针对页表首地址的偏移值，而低位表示在页表 1MB 地址空间中的偏移量，页表中的一个页表项可以描述 4 字节的虚拟页（因为 ARM 是 32 位的，每次都是读取 4 字节的数据），那么 1MB 的空间就需要 256KB 个这样的页表项才可以描述（ 256K*4=1M ），而要表示 256KB 的大小，需要虚拟地址的低 18 位，剩下的高 14 位就可以用来计算虚拟地址对应页表相对于页表首地址的偏移量了。

                mov                    r0, #0x0E                             ; (r0) = PTE for 0: 1MB cachable bufferable
                orr                    r0, r0, #0x400                    ; set kernel r/w permission

    上面的两条代码用来设置页表项的高速缓冲、写缓冲以及读写属性，具体的设置请参看 CP15 协处理器 C1 寄存器的功能，以后有时间会整理一篇关于 CP15 协处理器的说明。其实读者如果仔细看会发现，设置后 R0=0x40E ，和文件开始声明的 PT_1ST_ENTRY_CNB 变量的值是一样的，所以也可以用 mov  r0  PT_1ST_ENTRY_CNB 来代替两条语句，但是本人觉得用两条语句更能表明设置了什么，语义更明确。

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

    首先将 R11 也就是 g_oalAddressTable 指向的全局内存映射表的地址赋给 R1 （这就是高手的代码书写习惯，不会直接操作 R11 ），然后依次将 R1 指向的地址处的数据赋值给 R2 、 R3 和 R4 寄存器，“ #4 ”是表示每次操作完后， R1 的地址值增加 4 字节，指向下一个数据，其实对照 oemaddrtab_cfg.inc 的映射表，很容易发现， R2 获得的是虚拟地址的值， R3 获得的是对应物理地址的值， R4 则是这段存储空间的大小。

                cmp                    r4, #0                                        ; End of table?
                beq                    %F40

    上面两条代码用来判断是否到了 oemaddrtab_cfg.in 中映射表的结尾，上面已经介绍过，映射表的最后一条的三个参数全部都为 0 ，标识映射表的结束。 beq 是一条跳转语句，表示如果相等，则跳转， %F40 表明向后寻找名称为 40 的标号（ F=After ）。