ARM中的MMU:如何映射内核代码(裸机)
创始人
2024-09-14 01:00:15
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在ARM中,MMU(内存管理单元)用于进行虚拟地址到物理地址的转换。在裸机环境中,我们需要手动配置MMU来映射内核代码。

下面是一个简单的示例代码,演示了如何设置MMU来映射内核代码:

#include 

// 定义MMU表项的结构
typedef struct {
  uint32_t entry;
} mmu_entry_t;

// 定义一个MMU表
mmu_entry_t mmu_table[4096] __attribute__((aligned(4096)));

// 设置一个MMU表项
void set_mmu_entry(uint32_t index, uint32_t virt_addr, uint32_t phys_addr, uint32_t flags) {
  mmu_table[index].entry = (phys_addr & 0xFFFFF000) | flags | 2; // 设置表项的物理地址和标志位
  mmu_table[index].entry |= (virt_addr & 0xFFF); // 设置表项的虚拟地址
}

// 启动MMU
void enable_mmu() {
  uint32_t ttb = (uint32_t)mmu_table;
  asm volatile("mcr p15, 0, %0, c2, c0, 0" : : "r" (ttb)); // 将MMU表的地址写入TTB寄存器
  asm volatile("mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0"); // 读取控制寄存器的值
  asm volatile("orr r0, r0, #0x1"); // 开启MMU
  asm volatile("mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0"); // 将修改后的值写回控制寄存器
}

// 从虚拟地址到物理地址的转换
uint32_t virt_to_phys(uint32_t virt_addr) {
  uint32_t index = (virt_addr >> 20) & 0xFFF; // 获取MMU表项的索引
  uint32_t offset = virt_addr & 0xFFFFF; // 获取虚拟地址的偏移量
  uint32_t phys_addr = (mmu_table[index].entry & 0xFFFFF000) | offset; // 获取物理地址
  return phys_addr;
}

int main() {
  // 设置MMU表项来映射内核代码
  set_mmu_entry(0, 0x00000000, 0x00000000, 0x00000003); // 映射0x00000000的物理地址到0x00000000的虚拟地址(可读可写可执行)
  
  // 启动MMU
  enable_mmu();
  
  // 调用内核代码
  uint32_t virt_addr = 0x00000000;
  uint32_t phys_addr = virt_to_phys(virt_addr);
  ((void (*)(void))phys_addr)(); // 调用物理地址中存储的函数
  
  return 0;
}

上述代码中,mmu_table是MMU表的定义,它是一个包含4096个表项的数组。set_mmu_entry函数用于设置一个MMU表项,该函数接受虚拟地址、物理地址和标志位作为参数,并将相应的数值写入MMU表项。enable_mmu函数用于启动MMU,它将MMU表的地址写入TTB(Translation Table Base)寄存器,并开启MMU。virt_to_phys函数用于将虚拟地址转换为物理地址,它根据虚拟地址获取MMU表项的索引,并计算出物理地址。

main函数中,我们调用set_mmu_entry来设置一个MMU表项,将内核代码的物理地址映射到虚拟地址0x00000000。然后,我们调用enable_mmu函数来启动MMU。最后,我们通过virt_to_phys函数将虚拟地址转换为物理地址,并通过函数指针调用物理地址中存储的函数。

请注意,在裸机环

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