13.ARM協處理器的知識
在處理器中有協處理器來輔助處理器完成部分功能的，主要是協助作用。
協處理器：
協處理器用於執行特定的處理任務，如:數學協處理器可以控制數字處理，以減輕處理器的負擔。ARM可支持多達16個協處理器，其中CP15是最重要的一個。
在ARM9、ARM11、cortexa8等核中，CP15的功能都是一樣的。
在ARM11核的文檔看到圖1-1：
The section gives an overall view of the system control coprocessor. For detail of the registers
in the system control coprocessor, see System control processor registers on page 3-13.
The purpose of the system control coprocessor, CP15, is to control and provide status
information for the functions implemented in the ARM1176JZF-S processor. The main
functions of the system control coprocessor are:
• overall system control and configuration
• cache configuration and management
• Tightly-Coupled Memory (TCM) configuration and management
• Memory Management Unit (MMU) configuration and management
• DMA control
• system performance monitoring.
The system control coprocessor does not exist in a distinct physical block of logic.
圖1-1
從上面知道：
系統控制協處理器的功能是：
-
系統整體控制和配置
-
緩存配置和管理
-
緊耦合的內存(CTM)的配置和管理
-
內存管理單元(MMU)的配置和管理。
-
DMA控制
-
系統性能控制。
確切的說，ARM11核中有16組協處理器，不是16個，每一組里面有很多寄存器，下面來看ARM11核的c0組里的Main ID寄存器。
System control processor registers
This section gives details of all the registers in the system control coprocessor. The section
presents a summary of the registers and detailed descriptions in register order of CRn,
Opcode_1, CRm, Opcode_2.
You can access CP15 registers with MRC and MCR instructions:
MCR{cond} P15,<Opcode_1>,<Rd>,<CRn>,<CRm>,<Opcode_2>
MRC{cond} P15,<Opcode_1>,<Rd>,<CRn>,<CRm>,<Opcode_2>
Register allocation
Table 3-2 on page 3-14 lists the allocation and reset values of the registers of the system control
coprocessor where:
• CRn is the register number within CP15
• Op1 is the Opcode_1 value for the register
• CRm is the operational register
• Op2 is the Opcode_2 value for the register.
• Type applies to the Secure, S, or the Non-secure, NS, world and is:
— B, registers banked in Secure and Non-secure worlds. If the registers are not banked
then they are common to both worlds or only accessible in one world.
— NA, no access
— RO, read-only access
— RO, read-only access in privileged modes only
— R/W, read/write access
— R/W, read/write access in privileged modes only
— WO, write-only access
— WO, write-only access in privileged modes only
— X, access depends on another register or external signal.
Main ID寄存器的參數：
從上面c0組的Main ID寄存器，有32位，這32位被分成了5個地址段。例如[15:4]地址段是表明這是ARM11的處理器。此處的值是0xB76
前面的知識看到了，控制CP15協處理器，主要是設置對應的寄存器來實現控制的。接着就是來介紹如何訪問協處理器的寄存器的，並且實現設置。
主要是通過兩個命令來實現的mcr和mrc：r表示register普通寄存器，c表示coprocessor協處理器。
mcr命令中m表示move，c表示coprocessor，r表示register。所以mcr的意思就是把普通寄存器register的內容移到協處理器c里面。
mcr命令中m表示move，c表示coprocessor，r表示register。所以mrc的意思就是把協處理器c里面的內容移到普通寄存器register里面。
指令的格式：
You can access CP15 registers with MRC and MCR instructions:
MCR{cond} P15,<Opcode_1>,<Rd>,<CRn>,<CRm>,<Opcode_2>
MRC{cond} P15,<Opcode_1>,<Rd>,<CRn>,<CRm>,<Opcode_2>
上面是CP15的訪問格式，CP14-CP0同理。
各個參數的值，上面的表格已經給出了：
上圖看到在c0組的Main ID寄存器，在設置mrc，把Main ID寄存器的內容讀到r1寄存器：
從上圖知道：
-
CRn=c0：c0組的
-
Op1=0
-
CRm=c0
-
Op2=0
-
Rd=r1：就是要把Main ID讀到r0寄存器。
這樣就設置好了。接下來實驗訪問Main ID：
讀取Main ID指令：
MRC P15,0,r1,c0,c0,0
運行結果：
讀出來的值是0x410fb766,這跟我們的核手冊的說明里的值是一致的，下圖。說明讀取成功：
上圖中[31:24]=0x41，[23:20]=0x0，[19:16]=0xF，[15:4]=0xB76，最后四位[3:0]是修訂位，是在0x0到0x7之間，這里是6，也是對的。所以讀出正確。
上面就是對CP15里的Main ID的讀取操作。
接下來是往Control寄存器里寫數據：
往c1組的Control寄存器寫入r1寄存器的值：
MCR P15,0,r1,c1,c0,0
上面運行了，就把r1的值寫進去了。