地址分配和存儲器映射

1、在嵌入式編程里，特別是32bit CPU里，各種各樣五花八門的動作是CPU通過對外設(shè)的驅(qū)動來完成的.因?yàn)榈讓泳幊檀蟛糠止ぷ骶褪峭庠O(shè)編程。 CPU本身幾乎每一種外設(shè)都是通過讀寫設(shè)備上的寄存器來進(jìn)行操作的。外設(shè)寄存器也稱為“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器三大類，而且一個外設(shè)的寄存器通常被連續(xù)地編址。注意，這里的外設(shè)是相對于CPU來講的，比如S3C2440除了ARM920T的內(nèi)核以外，還在同一塊CPU里集成很多模塊，這一些模塊也稱為外設(shè)。CPU對外設(shè)IO端口物理地址的編址方式 有兩種：一種是I/O映射方式（I/Omapped）稱為端口映射，另一種是存儲空間映射方式（Mem

2、orymapped），稱為內(nèi)存映射。而具體采用哪一種則取決于CPU的體系結(jié)構(gòu)。內(nèi)存映射有些體系結(jié)構(gòu)的CPU（如，PowerPC、m68k等）通常只實(shí)現(xiàn)一個物理地址空間（RAM）。在這種情況下，外設(shè) I/O端口的物理地址就被映射到CPU的單一物理地址空間中，而成為存儲空間的一部分。此時，CPU可以象訪問一個內(nèi)存單元那樣訪問外設(shè)I/O端口，而不需要 設(shè)立專門的外設(shè)I/O指令。這就是所謂的“存儲空間映射方式”（Memorymapped）。ARM體系的CPU均采用這一模式.簡而言之，就是內(nèi)存（一般是SDRAM）與外設(shè)寄存器統(tǒng)一編址。端口映射而另外一些體系結(jié)構(gòu)的CPU（典型地如X86）則為外設(shè)專門實(shí)現(xiàn)了

3、一個單獨(dú)地地址空間，稱為“I/O地址空間”或者“I/O端口空間”。這是一個 與CPU地RAM物理地址空間不同的地址空間，所有外設(shè)的I/O端口均在這一空間中進(jìn)行編址。CPU通過設(shè)立專門的I/O指令（如X86的IN和OUT指 令）來訪問這一空間中的地址單元（也即 I/O端口）。這就是所謂的“I/O映射方式”（I/Omapped）。與RAM物理地址空間相比，I/O地址空間通常都比較小，如x86 CPU的I/O空間就只有64KB（00xffff）。這是“I/O映射方式”的一個主要缺點(diǎn)。而且必須要專門的匯編語言才能處理.內(nèi)存映射模式下，對寄存器的訪問就是某一個地址的操作，因此C語言的指針即可完成此操作。

4、這樣編程相當(dāng)方便。Linux 最早是在在X86運(yùn)行,對硬件地址采用端口映射，后來又?jǐn)U展到ARM之類運(yùn)行.為了簡化操作,Linux在所以CPU上都采用I/O端口概念.如果是象ARM這樣內(nèi)存映射.也被模擬成端口.SOC的外設(shè)地址編址-對于S3C2440/S3C6410這種集成很多外設(shè)模塊的SOC來說，外設(shè)的地址編址分成兩種類型。一種是CPU內(nèi)部集成的外設(shè)，這里物理地址是固定的。這個查CPU的DataSheet即可知道。另外一種是物理上與CPU分離的IC，如Nor Flash,SDRAM網(wǎng)絡(luò)控制器，它們通過片選信號來確定自己的物理地址.還有一類IC的不直接映射到物理空間之上。這一類往往通過相應(yīng)寄存器

5、來間接控制。不在此討論之列內(nèi)部模塊固定地址比如S3C2440內(nèi)部模塊地址S3C6410的映射地址 外部模塊地址分配在CPU上都會引出多個片選線。每一個片選線表示對應(yīng)一個固定的地址范圍，在術(shù)語上稱為(Bank).以S3C2440為例，參見如下對應(yīng)關(guān)系在硬件設(shè)計(jì)上，第一片的SDRAM的片選線接在nGCS36上，參考上表，這片SDRAM的物理地理就是0x30000000.DM9000的網(wǎng)絡(luò)控制接在nGCS3這個硬件聯(lián)線上，這樣網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件地址起始地址在0x18000000.以S3C6410為為例，它的第一步選是片選線nGCS3,SDRAM的起始地址是0x5000000之上.軟件如何讀寫外設(shè)-在內(nèi)

6、存映射模式下。對于外設(shè)的訪問實(shí)際就是對內(nèi)存地址的訪問.在C語言里，即指針操作。為了增加閱讀性，往往采用如下的宏定義.#define rGPGCON (*(volatile unsigned *)0x56000060)/Port G control 這個宏定義非常之復(fù)雜，所以我經(jīng)常用如下五個問題來問學(xué)生或者來面試講師的人。1.為什么要用絕對地址,地址怎么來的？2. unsigned *表示什么？ 3.為什么要用unsigned? 4.最左邊的*表示什么？5. volatile表示什么含意？6.完成同樣一個功能，在不同字節(jié)序下，設(shè)置的寄存器的數(shù)字是不是一樣?第一個問題比較好答.內(nèi)存映射模式是直接內(nèi)

7、存訪問。編址的來源看上兩節(jié) 2. unsigned *表示什么？ unsigned int 縮寫, unsigned *表示取后面四個byte空間的寬度, 同理還有(*(volatile unsigned short *)0x56000060) 表示取后面兩個字節(jié)空間。 3.為什么要用unsigned? 禁止算術(shù)移位，采用邏輯移位.因?yàn)榍度胧骄幊檀罅坎捎靡莆徊僮?。如果用帶符號，會形成算術(shù)移位，即最高位符號不參與移位，這是錯誤操作。 4.第一*表示什么？ 表取指針指向空間.*(unsigned *) 上述表達(dá)式相當(dāng)如下代碼的簡寫， int val; int * p = &val; *p = 0x

8、100000;5.volatile表示什么含意？ 其中volatile 是C的保留字,表禁止編譯器對變量訪問優(yōu)化. 即源碼中有多少讀寫操作，編譯后生產(chǎn)多少機(jī)器操作指令.否則如下代碼，將不產(chǎn)生指令 int a; a+ ; a- ;但是在硬件編程中，一次操作都可能表示特定含意.如果省略，往往出錯。6.完成同樣一個功能，在不同字節(jié)序下，設(shè)置的寄存器的數(shù)字是不是一樣? 不一樣，小端字節(jié)序是與手冊相同順序，即個數(shù)位表示第0位。大端字節(jié)序正好相反.基本操作向寄存器賦值 rGPBCON = 0x1000;向寄存器取值 unsigned int val =rGPBCON;位操作-置位操作把第0位置1rGPGC

9、ON | = 0x1;把第3位置1 rGPGCON |= 0x8;把第n位置1 rGPGCON |= (0x1 n);把第12，13位分別置1 rGPGON|= (0x3) 12;把第10,15位分別置1 rGPGON | = ( 0x01 10 ) | (0x01 15) ;把(0x0 n)表示什么含意？ rGPGON = (0x01 2) | (0x0 1) | (0x0 0);表示占位，對應(yīng)位是默認(rèn)值不變.位操作-清位操作 把第1位清0 rGPGCON &= (0x1);第3位清洗0 rGPGCON &= (0x8);第n位清0 rGPGCON &= (0x1 n);第12，13清0 rGPGCON &= (0x3 12);第10,15位清0 rGPGCON &= (0