Eclipse開發(fā)調(diào)試ARM裸機程序(五)MMU調(diào)試

@*@ File：head.S@ 功能：設置SDRAM，將第二部分代碼到SDRAM，設置頁表，啟動MMU，@       然后跳到SDRAM繼續(xù)執(zhí)行@*@head.S.text.global _start_start:ldr sp, =4096                       @ 設置棧指針，以下都是C函數(shù)，調(diào)用前需要設好棧bl  disable_watch_dog               @ 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟bl  memsetup                        @ 設置存儲控制器以使用SDRAMbl  copy_2th_to_sdram               @ 將第二部分代碼到SDRAMbl  create_page_table               @ 設置頁表bl  mmu_init                        @ 啟動MMUldr sp, =0xB4000000                 @ 重設棧指針，指向SDRAM頂端(使用虛擬地址)ldr pc, =0xB0004000                 @ 跳到SDRAM中繼續(xù)執(zhí)行第二部分代碼halt_loop:b   halt_loop

/** init.c: 進行一些初始化，在Steppingstone中運行* 它和head.S同屬第一部分程序，此時MMU未開啟，使用物理地址*/ /* WATCHDOG寄存器 */#define WTCON           (*(volatile unsigned long *)0x53000000)/* 存儲控制器的寄存器起始地址 */#define MEM_CTL_BASE    0x48000000/** 關(guān)閉WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟*/void disable_watch_dog(void){WTCON = 0;  // 關(guān)閉WATCHDOG很簡單，往這個寄存器寫0即可}/** 設置存儲控制器以使用SDRAM*/void memsetup(void){/* SDRAM 13個寄存器的值 */unsigned long  const    mem_cfg_val[]={ 0x22011110,     //BWSCON0x00000700,     //BANKCON00x00000700,     //BANKCON10x00000700,     //BANKCON20x00000700,     //BANKCON3  0x00000700,     //BANKCON40x00000700,     //BANKCON50x00018005,     //BANKCON60x00018005,     //BANKCON70x008C07A3,     //REFRESH0x000000B1,     //BANKSIZE0x00000030,     //MRSRB60x00000030,     //MRSRB7};int     i = 0;volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)MEM_CTL_BASE;for(; i < 13; i++)p[i] = mem_cfg_val[i];}/** 將第二部分代碼到SDRAM*/void copy_2th_to_sdram(void){unsigned int *pdwSrc  = (unsigned int *)2048;unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30004000;while (pdwSrc < (unsigned int *)4096){*pdwDest = *pdwSrc;pdwDest++;pdwSrc++;}}/** 設置頁表*/void create_page_table(void){/* * 用于段描述符的一些宏定義*/ #define MMU_FULL_ACCESS     (3 << 10)   /* 訪問權(quán)限 */#define MMU_DOMAIN          (0 << 5)    /* 屬于哪個域 */#define MMU_SPECIAL         (1 << 4)    /* 必須是1 */#define MMU_CACHEABLE       (1 << 3)    /* cacheable */#define MMU_BUFFERABLE      (1 << 2)    /* bufferable */#define MMU_SECTION         (2)         /* 表示這是段描述符 */#define MMU_SECDESC         (MMU_FULL_ACCESS | MMU_DOMAIN | MMU_SPECIAL | MMU_SECTION)#define MMU_SECDESC_WB      (MMU_FULL_ACCESS | MMU_DOMAIN | MMU_SPECIAL | MMU_CACHEABLE | MMU_BUFFERABLE | MMU_SECTION)#define MMU_SECTION_SIZE    0x00100000unsigned long virtuladdr, physicaladdr;unsigned long *mmu_tlb_base = (unsigned long *)0x30000000;/** Steppingstone的起始物理地址為0，第一部分程序的起始運行地址也是0，* 為了在開啟MMU后仍能運行第一部分的程序，* 將0～1M的虛擬地址映射到同樣的物理地址*/virtuladdr = 0;physicaladdr = 0;*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | MMU_SECDESC_WB;/** 0x56000000是GPIO寄存器的起始物理地址，* GPBCON和GPBDAT這兩個寄存器的物理地址0x56000010、0x56000014，* 為了在第二部分程序中能以地址0xA0000010、0xA0000014來操作GPBCON、GPBDAT，* 把從0xA0000000開始的1M虛擬地址空間映射到從0x56000000開始的1M物理地址空間*/virtuladdr = 0xA0000000;physicaladdr = 0x56000000;*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | MMU_SECDESC;/** SDRAM的物理地址范圍是0x30000000～0x33FFFFFF，* 將虛擬地址0xB0000000～0xB3FFFFFF映射到物理地址0x30000000～0x33FFFFFF上，* 總共64M，涉及64個段描述符*/virtuladdr = 0xB0000000;physicaladdr = 0x30000000;while (virtuladdr < 0xB4000000){*(mmu_tlb_base + (virtuladdr >> 20)) = (physicaladdr & 0xFFF00000) | MMU_SECDESC_WB;virtuladdr += 0x100000;physicaladdr += 0x100000;}}/** 啟動MMU*/void mmu_init(void){unsigned long ttb = 0x30000000;__asm__("mov    r0, #0n""mcr    p15, 0, r0, c7, c7, 0n"    /* 使無效ICaches和DCaches */"mcr    p15, 0, r0, c7, c10, 4n"   /* drain write buffer on v4 */"mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0n"    /* 使無效指令、數(shù)據(jù)TLB */"mov    r4, %0n"                   /* r4 = 頁表基址 */"mcr    p15, 0, r4, c2, c0, 0n"    /* 設置頁表基址寄存器 */"mvn    r0, #0n"                   "mcr    p15, 0, r0, c3, c0, 0n"    /* 域訪問控制寄存器設為0xFFFFFFFF，* 不進行權(quán)限檢查*/    /* * 對于控制寄存器，先讀出其值，在這基礎(chǔ)上修改感興趣的位，* 然后再寫入*/"mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0n"    /* 讀出控制寄存器的值 *//* 控制寄存器的低16位含義為：.RVI ..RS B... .CAM* R : 表示換出Cache中的條目時使用的算法，*     0 = Random replacement；1 = Round robin replacement* V : 表示異常向量表所在的位置，*     0 = Low addresses = 0x00000000；1 = High addresses = 0xFFFF0000* I : 0 = 關(guān)閉ICaches；1 = 開啟ICaches* R、S : 用來與頁表中的描述符一起確定內(nèi)存的訪問權(quán)限* B : 0 = CPU為小字節(jié)序；1 = CPU為大字節(jié)序* C : 0 = 關(guān)閉DCaches；1 = 開啟DCaches* A : 0 = 數(shù)據(jù)訪問時不進行地址對齊檢查；1 = 數(shù)據(jù)訪問時進行地址對齊檢查* M : 0 = 關(guān)閉MMU；1 = 開啟MMU*//*  * 先清除不需要的位，往下若需要則重新設置它們*//* .RVI ..RS B... .CAM */ "bic    r0, r0, #0x3000n"          /* ..11 .... .... .... 清除V、I位 */"bic    r0, r0, #0x0300n"          /* .... ..11 .... .... 清除R、S位 */"bic    r0, r0, #0x0087n"          /* .... .... 1... .111 清除B/C/A/M *//** 設置需要的位*/"orr    r0, r0, #0x0002n"          /* .... .... .... ..1. 開啟對齊檢查 */"orr    r0, r0, #0x0004n"          /* .... .... .... .1.. 開啟DCaches */"orr    r0, r0, #0x1000n"          /* ...1 .... .... .... 開啟ICaches */"orr    r0, r0, #0x0001n"          /* .... .... .... ...1 使能MMU */"mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0n"    /* 將修改的值寫入控制寄存器 */: /* 無輸出 */: "r" (ttb) );}

/** leds.c: 循環(huán)點亮4個LED* 屬于第二部分程序，此時MMU已開啟，使用虛擬地址*/ #define GPBCON      (*(volatile unsigned long *)0xA0000010)     // 物理地址0x56000010#define GPBDAT      (*(volatile unsigned long *)0xA0000014)     // 物理地址0x56000014#define GPB5_out    (1<<(5*2))#define GPB6_out    (1<<(6*2))#define GPB7_out    (1<<(7*2))#define GPB8_out    (1<<(8*2))/** wait函數(shù)加上“static inline”是有原因的，* 這樣可以使得編譯leds.c時，wait嵌入main中，編譯結(jié)果中只有main一個函數(shù)。* 于是在連接時，main函數(shù)的地址就是由連接文件指定的運行時裝載地址。* 而連接文件mmu.lds中，指定了leds.o的運行時裝載地址為0xB4004000，* 這樣，head.S中的“ldr pc, =0xB4004000”就是跳去執(zhí)行main函數(shù)。** 加volatile的原因是mini2440上帶的arm-linux-gcc 4.4.3 會將其優(yōu)化掉* 造成看不到效果 只是全亮 加上volatile就不會優(yōu)化掉了。*/static inline void wait(volatile unsigned long dly){for(; dly > 0; dly--);}int main(void){unsigned long i = 0;// 將LED1-4對應的GPB5/6/7/8四個引腳設為輸出GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out;       while(1){wait(30000);GPBDAT = (~(i<<5));     // 根據(jù)i的值，點亮LED1-4if(++i == 16)i = 0;}return 0;}

#Makefileobjs := head.o init.o leds.oall : mmu.binmmu.bin : $(objs)arm-linux-ld -Tmmu.lds -o mmu_elf $^arm-linux-objcopy -O binary -S mmu_elf $@arm-linux-objdump -D -m arm mmu_elf > mmu.dis%.o:%.carm-linux-gcc -g -Wall -O2 -c -o $@ $<%.o:%.Sarm-linux-gcc -g -Wall -O2 -c -o $@ $
/* mmu.lds* 這個不可以調(diào)試，會直接運行* */SECTIONS { firtst    0x00000000 : { head.o init.o }second    0xB0004000 : AT(2048) { leds.o }}/** 這個鏈接腳本可以調(diào)試led以前的程序* 到led就不看到效果的?，F(xiàn)在沒有能力達到兩全其美的高度*//*ENTRY(_start)SECTIONS {. = 0x00000000;. = ALIGN(4);.text :{head.o     (.text)init.o     (.text)leds.o	   (.text)}}*/

     對比的拷貝代碼，結(jié)果是一樣的，并且還知道了原來eclipse調(diào)試顯示的內(nèi)存也是虛擬地址。不過說是內(nèi)部存儲器地址。
     從0x800處拷貝到了0xb0004000處，截圖對比：
    
    
    
     這也算第一次真真切切的接觸MMU，韋東山講的真好，很是透徹。鏈接腳本的問題沒有解決，不能調(diào)試運行同兼得。
    
     另外說說今天調(diào)試遇到的問題：調(diào)試時候出現(xiàn)的Program received signal SIGTRAP, Trace/breakpoint trap的錯誤。經(jīng)過總結(jié)原因有2，1是編譯時候沒有加-g選項；2是鏈接腳本的問題（正如上邊腳本中的注釋，原理還不能解釋）。