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鸿蒙轻内核A核源码分析系列六 MMU协处理器（2）

article 2024/9/22 23:02:41

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3、MMU汇编代码

在arch\arm\arm\include\arm.h文件中，封装了CP15协处理器相关的寄存器操作汇编函数。我们主要看下MMU相关的部分。

3.1 CP15 C2 TTBR转换表基地址寄存器

代码比较简单，结合下图，自行查看即可。该图来自《ARM Cortex-A9 Technical Reference Manual r4p1》CP15 system control registers grouped by CRn order部分。

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadTtbr(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c2,c0,0" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteTtbr(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c2,c0,0" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadTtbr0(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c2,c0,0" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteTtbr0(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c2,c0,0" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadTtbr1(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c2,c0,1" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteTtbr1(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c2,c0,1" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadTtbcr(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c2,c0,2" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteTtbcr(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c2,c0,2" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

3.2 CP15 C7 高速缓存寄存器

代码比较简单，结合下图，自行查看即可。该图是C7寄存器的部分截图。

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadBpiall(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c7,c5,6" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteBpiall(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c7,c5,6" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadBpiallis(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c7,c1,6" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteBpiallis(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c7,c1,6" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

3.3 CP15 C13 进程标识符寄存器

代码比较简单，结合下图，自行查看即可。

STATIC INLINE UINT32 OsArmReadContextidr(VOID)
{
    UINT32 val;
    __asm__ volatile("mrc p15, 0, %0, c13,c0,1" : "=r"(val));
    return val;
}

STATIC INLINE VOID OsArmWriteContextidr(UINT32 val)
{
    __asm__ volatile("mcr p15, 0, %0, c13,c0,1" ::"r"(val));
    __asm__ volatile("isb" ::: "memory");
}

4 MMU上下文切换

在之前的系列，我们了解到每个用户进程都有独立的进程空间。在进程切换时，MMU上下文也会切换，相应的函数为LOS_ArchMmuContextSwitch()。快速分析下该函数的代码。

⑴处读取TTBCR寄存器的状态值，如果传入参数archMmu不为空，执行⑵使能TTBR0，否则执行⑶使其失能TTBR0。⑷处把这里先把asid切到内核空间的ID

VOID LOS_ArchMmuContextSwitch(LosArchMmu *archMmu)
{
    UINT32 ttbr;
⑴   UINT32 ttbcr = OsArmReadTtbcr();
    if (archMmu) {
⑵      ttbr = MMU_TTBRx_FLAGS | (archMmu->physTtb);
        /* enable TTBR0 */
        ttbcr &= ~MMU_DESCRIPTOR_TTBCR_PD0;
    } else {
⑶      ttbr = 0;
        /* disable TTBR0 */
        ttbcr |= MMU_DESCRIPTOR_TTBCR_PD0;
    }

#ifdef LOSCFG_KERNEL_VM
    /* from armv7a arm B3.10.4, we should do synchronization changes of ASID and TTBR. */
⑷  OsArmWriteContextidr(LOS_GetKVmSpace()->archMmu.asid);
    ISB;
#endif
    OsArmWriteTtbr0(ttbr);
    ISB;
    OsArmWriteTtbcr(ttbcr);
    ISB;
#ifdef LOSCFG_KERNEL_VM
    if (archMmu) {
        OsArmWriteContextidr(archMmu->asid);
        ISB;
    }
#endif
}

小结

本文介绍了ARM CP15协处理器的知识，接着介绍下协处理器相关的汇编指令，最后分析下MMU相关汇编代码。

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