使用AXD调试MMU地址映射程序手记（二）

       实验背景：

       在《使用AXD调试MMU地址映射程序手记（一）》的基础上，编写比较完整的启动代码，除了初始化存储器、关键I/O口和为各模式设置堆栈外，还实现SDRAM到0地址的映射，包括映像文件从Flash到SDRAM的拷贝，重映射后的RW和ZI段初始化等。

       本次实验仍然专注于使用MMU完成简单的段式地址映射，并且不使用I-Cache、D-Cache和Write-Buffer；与前面的实验不同的是，前面的地址重映射并没有将SDRAM映射到0地址，也没有对映像文件进行拷贝，只是简单学习和验证MMU地址重映射的机制，程序是在SDRAM中调试的；这里，我们首先将*.bin格式的映像文件烧写到FLASH中进行调试。

 

       程序简单说明：

1．启动过程：

       ①禁止所有中断→②初始化时钟→③初始化存储器→④初始化各模式下的栈指针→⑤初始化GPIO→⑥⑥⑥⑥HHHH⑥拷贝映像文件到SDRAM→⑦建立地址重映射表→⑧使能MMU→⑨使能异常中断→⑩应用程序初始化（RW&ZI区）→⑾呼叫主程序（dummyOS）。

       说明：关于④初始化各模式栈指针，由于栈区在内存中，因此必须在③之后进行。那么应该在⑧使能MMU之后还是之前进行呢？实际上，个人认为比较好的做法是，保持堆栈区的虚拟地址和物理地址一致，这样就可以在使能MMU之前进行初始化栈指针，并且在使能MMU之后，不会因为切换到虚拟地址空间而导致栈指针的误指。如果堆栈区的虚拟地址和物理地址不一致，则需要在使能MMU后再用虚拟地址初始化堆栈指针，保证堆栈区在一段有效的内存区内（个人推测，待证实）。

       关于⑦建立地址重映射表，只是用预定的地址映射关系来建立翻译表，页表是保存在内存中的（本程序是保存在内部SRAM中），因此也要在初始化存储器之后进行。它并不使能MMU，而是返回主引导程序后使能MMU，这是为了防止使能MMU后返回主程序时，LR中的地址已经失效（变为无效的虚拟地址或指向错误的物理地址），这一点在前面的文章中已经提及——因此权威参考书中建议将使能MMU的这一段代码的虚拟地址和物理地址也保持一致。由于该段代码在映像文件中的RO段，是固化在0地址开始的FLASH中的，但是由于要把SDRAM重映射到0地址处，必然要把FLASH存储空间映射到别的虚拟地址空间——不过，因为我们将映像文件的一份拷贝复制到了SDRAM，这样保证了在地址重映射之后，MMU相关代码仍然在相同的虚拟地址的地方（只不过是SDRAM中的一份复制品）。

       关于⑩应用程序初始化（RW&ZI区），使用了链接器输出的符号|Image$$RO$$Base|等（注意如果使用分散加载文件则该符号无效）来完成RW段的拷贝和ZI区的清零，但这些符号是用绝对地址（实际上就是物理地址）来定义的，而我们在使能MMU之后来进行这一过程，面向的是虚拟地址，似乎是有问题的——但实际上，和前面一样，由于在重映射后0地址开始的SDRAM中有一份映像文件的拷贝，这使得|Image$$RO$$Base|等符号在虚拟地址空间仍然有效（即能正确描述内存中映像文件的RO等段）。

       另外，在呼叫主程序之前，并没有重新定义__user_initial_stackheap( )函数，是因为全部的程序都是在SVC模式下运行的，并没有切换到用户或系统模式。

 

       2．实验平台中有32MB的NOR FLASH存储器，起始地址为0x0；有64MB的SDRAM，起始地址为0xa0000000。主要进行以下地址映射：

⑴将高32MB的SDRAM（起始地址为0xa2000000）重映射到0x0地址，因此包括中断向量表在内的映像文件也拷贝到这里；低32MB的SDRAM（0xa0000000开始）不变（虚拟地址和物理地址一致），用于设置堆栈区、初始化运行时RW和ZI区。

⑵将0地址开始的32MB的FLASH存储空间全部重映射到保留地址0x18000000开始的地址空间；

⑶256K内部SRAM（起始地址为0x5c000000），使其虚拟地址和物理地址保持一致，用来保存页表；

⑷其他要使用的地址空间如外围控制寄存器、LCD/USB控制寄存器等，使虚拟地址和物理地址保持一致。

这样，在工程中设置-ro-base = 0x00000000（加载到FLASH），-rw-base = 0xa0000000（低32MB的SDRAM区），指定-entry vector.o(vector)以及-first vector.o(vector)，保证中断向量表放在最前面。这样进行地址映射的好处是，如果要将映像文件加载到SDRAM中进行调试，只需要修改-ro-base = 0xa0000000和-rw-base = 0xa1000000（都在低32MB的SDRAM空间），而不需要对源程序做任何修改。

 ......(图文细节见pdf文档)

至此，程序已经调试成功。在本程序中，进一步完善了启动代码的结构，并成功地将一段SDRAM空间映射到0地址处，同时完成了映像文件（包括中断向量表在内）的拷贝。这样就得到了一个PXA270处理器可以通用的启动代码，对于不同的硬件平台，只要在寄存器和GPIO等文件中改变其定义和初始化值即可；对于不同的实际应用，只要修改主程序dummyOS的内容和功能即可。

 

       下一步的工作，是进一步完善代码结构，增强代码的可移植性和可读性，另外，对于启动过程中的细节进一步细化，包括处理器主频的设定，其他控制器时钟频率的设定，复位时对上电复位的判断（如果不是上电复位而是其他类型的如GPIO复位、硬件复位或看门狗复位等，则直接跳过存储器初始化，建立页表等步骤直接呼叫主程序dummyOS）等；还有就是对I-Cache和D-Cache、Write-Buffer和BTB等功能的使能设置，以提高系统性能。

 

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