powerpc memory和io访问原理

zhu智 2016-03-10

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第一部分、MPC85xx/MPC86xx处理器中的寄存器

MPC85xx/MPC86xx处理器中有两类寄存器：

1. PowerPCE500(MPC85xx)内核的内部寄存器，如MSR,HID寄存器等，使用mtspr,mfspr指令可以对这些寄存器进行读写。

PowerPC E600(MPC86xx) 内核的内部寄存器，如IBAT,DBAT寄存器等，使用mtspr,mfspr指令可以对这些寄存器进行读写

2. MPC85XX/MPC86xx处理器的内部寄存器，这些寄存器采用存储器映射进行寻址，其地址空间大小为1MB，如LAWBAR0,LAWBAR1寄存器。用户可以使用stw和lwz等存储器读写指令对这些存储器映射的寄存器进行访问。

关于 MPC85XX/MPC86xx处理器的内部寄存器Local AccessRegister(局部访问寄存器)和Local Buscontroller Register(局部总线控制寄存器)

(1). LocalAccess Register用于定义MPC85xx的数据访问空间。

(2). LocalBus controller Register用于配置MPC85xx处理器的局部总线。处理器的局部总线可以与异步存储器如Nor flash进行连接，也可以连接SDRAM 。对于Enhance LocalBus Controller的设置主要由BR0-BR3,以及OR0-OR3决定

第二部分、Mmu初始化和io访问时处理器寄存器的应用

注意MMU模块中包含TLB即pte的cache。

MMU初始化

1. E500 core MMU初始化重要的有2个，TLB和LAW

刚开始reset时，MMU初始化好了，TLB entry0映射4k，LAW分别对应nor flash外设。随着系统运行到sysLib.c文件，加载sysPhysMemDesc和sysStaticTlbDesc表。其实就是写MSR和LAW寄存器。sysStaticTlbDesc数组用于配置TLB1的地址映射，sysPhysMemDesc用于配置TLB0的地址映射。参考E500 MMU架构研究及VxWorks下的优化方案

sysStaticTlbDesc要保证为vxworks启动和基本操作所需的各地址区域具有地址空间0的配置；sysPhysMemDesc描述了物理内存中的一个连续的块，可包含的映射空间有内存、Flash、ROM和IO设备。vxworks下默认配置中，地址空间1的全部系统内存在sysPhysMemDesc中。

2. E600 core MMU初始化主要有 BAT/PTE和LAW。

刚开始reset时，因为MMU有一些杂乱的初始值，所以必须关闭MMU，此时没有MMU的地址翻译，EA=RA。在以后系统打开MMU，但是系统MMU映射方式有两种PTE和BAT。在sysLib.c文件，分别有sysPhysMemDesc和sysBatDesc表，即写TLB和BAT寄存器。sysPhysMemDesc表写TLB寄存器，sysBatDesc写BAT寄存器为了能够使cpu可以访问外设地址空间。顺便提下在2440bsp中只有sysPhysMemDesc。

在初始化时，上面的Desc数组修改的寄存器应该包含BAT、TLB、LAWBAR等底层寄存器，应该没有修改BR寄存器。

nor flash一般位于CS0，通过GPCM，系统复位已经做好了。

pci设备不需要片选信号，通过访问mpc85xx pci相应寄存器也可以控制。

IO访问

1. E500 core 访问外设

首先系统先根据TLB把EA(Effectiveaddress)转换为RA(Real Address)，再通过Local Access Register(局部访问寄存器)，根据EA选择合适的controller，最终把RA(RealAddress)放到地址总线上去。而通过Local Bus controllerRegister(局部总线控制寄存器)提供给外设控制信号。

2. E600 core 访问外设

首先系统先根据BAT/PTE,把EA转换为RA，再通过Local AccessRegister根据EA选择合适的controller，最终把RA(Real Address)放到地址总线上去。而通过Local Buscontroller Register(局部总线控制寄存器)提供给外设控制信号。