[ARM 汇编]高级部分—系统控制协处理器—3.2.2 系统控制协处理器寄存器

在本节中，我们将学习系统控制协处理器（CP15）的寄存器结构和功能。我们会通过实例和案例代码来详细介绍CP15的主要寄存器及其作用。

1. 协处理器寄存器概述

系统控制协处理器（CP15）的寄存器分为16个主寄存器（c0-c15），每个主寄存器又分为若干次寄存器。这些寄存器用于存储和控制处理器的状态、内存管理、缓存控制等功能。

在ARM汇编中，我们使用MCR、MRC等指令来访问协处理器寄存器。下面，我们将介绍CP15的部分重要寄存器。

2. 主要寄存器简介

1. 处理器ID寄存器（c0）

处理器ID寄存器用于标识处理器的类型、制造商和版本信息。我们可以使用MRC指令来读取处理器ID，如下所示：

    MRC p15, 0, r0, c0, c0, 0   ; 将CP15的寄存器c0的值移动到ARM寄存器r0

2. 控制寄存器（c1）

控制寄存器用于控制处理器的系统控制、内存管理和缓存控制功能。例如，我们可以通过设置控制寄存器的相应位来开启或关闭数据缓存：

    ; 打开数据缓存
    MRC p15, 0, r0, c1, c0, 0   ; 将CP15的寄存器c1的值移动到ARM寄存器r0
    ORR r0, r0, #0x4            ; 设置r0的第2位置1
    MCR p15, 0, r0, c1, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c1

3. 地址转换表基址寄存器（c2）

地址转换表基址寄存器用于存储内存地址转换（MMU）所需的表基址。我们可以使用MCR和MRC指令来修改和读取地址转换表基址，如下所示：

    ; 设置地址转换表基址
    LDR r0, =0x40000000         ; 将地址0x40000000加载到ARM寄存器r0
    MCR p15, 0, r0, c2, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c2

4. 域访问控制寄存器（c3）

域访问控制寄存器用于控制内存访问权限。我们可以使用MCR和MRC指令来修改和读取域访问控制寄存器，如下所示：

    ; 设置所有域的访问权限为管理模式
    LDR r0, =0xFFFFFFFF         ; 将0xFFFFFFFF加载到ARM寄存器r0
    MCR p15, 0, r0, c3, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c3

3. 实例：启用MMU和缓存在本实例中，我们将展示如何使用CP15寄存器启用内存管理单元（MMU）和缓存。以下是一个简单的示例代码：

_start:
    ; 1. 设置地址转换表基址
    LDR r0, =0x40000000         ; 将地址0x40000000加载到ARM寄存器r0
    MCR p15, 0, r0, c2, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c2

    ; 2. 设置域访问控制寄存器，允许所有域的访问
    LDR r0, =0xFFFFFFFF         ; 将0xFFFFFFFF加载到ARM寄存器r0
    MCR p15, 0, r0, c3, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c3

    ; 3. 启用MMU和缓存
    MRC p15, 0, r0, c1, c0, 0   ; 将CP15的寄存器c1的值移动到ARM寄存器r0
    ORR r0, r0, #0x1005         ; 设置r0的第0位、第2位和第12位为1，以启用MMU、数据缓存和指令缓存
    MCR p15, 0, r0, c1, c0, 0   ; 将ARM寄存器r0的值移动到CP15的寄存器c1

    ; 4. 程序继续执行其他任务

在本示例中，我们首先设置了地址转换表基址和域访问控制寄存器，以便在启用MMU后正确执行内存管理。然后，我们修改了处理器控制寄存器，以启用MMU、数据缓存和指令缓存。请注意，实际应用中，您需要根据硬件和需求设置合适的地址转换表和域访问控制。

通过以上示例和讲解，我们已经了解了CP15系统控制协处理器寄存器的基本概念和用法。在实际开发中，您需要根据具体需求和硬件环境来配置和使用这些寄存器。希望这些内容对您有所帮助！