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2011-4-27 17:1:15
存储与地址映射技术
wince存储与地址映射技术
Windows CE采用了四层内存管理结构，从下到上依次为：物理内存，虚拟内存，逻辑内存和Ｃ／Ｃ＋＋运行时库．其中物理内存包括：ＲＡＭ(为ＯＳ和程序提供运行和缓冲空间），ＲＯＭ（存储程序，包括ＯＳ和一些文件），Flash（可擦写）．ＣＥ支持最大物理内存为５１２Ｍ．
所有进程共享４Ｇ的虚拟存储空间，它是通过以页为单位管理的，不同处理器支持页大小不同（ＡＲＭ支持１Ｋ，４Ｋ，６４Ｋ，１Ｍ；Ｘ８６支持４Ｋ与４Ｍ）．虚拟内存的申请分成保留和提交两个过程（reserve and commit)．虚拟内存要求硬件上具有ＭＭＵ的支持，ＭＭＵ负责把虚拟地址映射到物理地址，并提供内存保护．ＣＥ把４Ｇ的虚拟内存分成两部分：低２Ｇ为用户空间，由应用程序使用；高２Ｇ为内核空间，由ＯＳ使用．
所谓逻辑内存分成堆（６４Ｋ）和栈（６０Ｋ）．而Ｃ／Ｃ＋＋运行时库提供了一系列内存管理函数，比如malloc,new,delete等等．
在ＰＢ的帮助中指出ＷＩＮＣＥ有两种地址：物理地址和虚拟地址．在不同架构的ＣＰＵ下，概念有所区别．ＭＩＰＳ和ＳＨx处理器，内核操作１Ｇ的存储（５１２Ｍ缓存，５１２Ｍ非缓存）；而Ｘ８６和ＡＲＭ在OEMAddressTable中划分物理存储．相应的地址映射方法也分成两种：ＭＩＰＳ和ＳＨx处理器，不采用ＭＭＵ，直接在ＣＰＵ和内核里定义；Ｘ８６和ＡＲＭ在OEMAddressTable中定义映射关系或者是ＯＳ启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现从虚拟地址到物理地址的映射．
另一种分类是映射虚拟地址的形式可以分成静态虚拟地址映射和动态虚拟地址映射．所谓静态，就是在OEMAddressTable中定义映射关系或者是ＯＳ启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现从虚拟地址到物理地址的映射；动态则是通过VirtualAlloc和VirtualCopy（或者调用MmmapIoSpace函数）．这两种映射虚拟地址的形式区别在于静态虚拟地址只能由内核使用，用于ＩＳＲ访问外设存储．而动态虚拟地址可以在应用程序里访问物理地址（比如在驱动中操作寄存器）．
在Ｘ８６和ＡＲＭ体系的ＣＰＵ里，有一个数据结构对于地址映射技术尤其重要：OEMAddressTable．这个数组定义了外设从４Ｇ的虚拟地址到５１２Ｍ物理地址的映射关系．它位于public\common\oak\csp\x86\oal目录下的oeminit.asm中，格式为 Virtual Address, Physical Address, Size
所有进程共享４Ｇ的虚拟存储空间，它是通过以页为单位管理的，不同处理器支持页大小不同（ＡＲＭ支持１Ｋ，４Ｋ，６４Ｋ，１Ｍ；Ｘ８６支持４Ｋ与４Ｍ）．虚拟内存的申请分成保留和提交两个过程（reserve and commit)．虚拟内存要求硬件上具有ＭＭＵ的支持，ＭＭＵ负责把虚拟地址映射到物理地址，并提供内存保护．ＣＥ把４Ｇ的虚拟内存分成两部分：低２Ｇ为用户空间，由应用程序使用；高２Ｇ为内核空间，由ＯＳ使用．
所谓逻辑内存分成堆（６４Ｋ）和栈（６０Ｋ）．而Ｃ／Ｃ＋＋运行时库提供了一系列内存管理函数，比如malloc,new,delete等等．
在ＰＢ的帮助中指出ＷＩＮＣＥ有两种地址：物理地址和虚拟地址．在不同架构的ＣＰＵ下，概念有所区别．ＭＩＰＳ和ＳＨx处理器，内核操作１Ｇ的存储（５１２Ｍ缓存，５１２Ｍ非缓存）；而Ｘ８６和ＡＲＭ在OEMAddressTable中划分物理存储．相应的地址映射方法也分成两种：ＭＩＰＳ和ＳＨx处理器，不采用ＭＭＵ，直接在ＣＰＵ和内核里定义；Ｘ８６和ＡＲＭ在OEMAddressTable中定义映射关系或者是ＯＳ启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现从虚拟地址到物理地址的映射．
另一种分类是映射虚拟地址的形式可以分成静态虚拟地址映射和动态虚拟地址映射．所谓静态，就是在OEMAddressTable中定义映射关系或者是ＯＳ启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现从虚拟地址到物理地址的映射；动态则是通过VirtualAlloc和VirtualCopy（或者调用MmmapIoSpace函数）．这两种映射虚拟地址的形式区别在于静态虚拟地址只能由内核使用，用于ＩＳＲ访问外设存储．而动态虚拟地址可以在应用程序里访问物理地址（比如在驱动中操作寄存器）．
在Ｘ８６和ＡＲＭ体系的ＣＰＵ里，有一个数据结构对于地址映射技术尤其重要：OEMAddressTable．这个数组定义了外设从４Ｇ的虚拟地址到５１２Ｍ物理地址的映射关系．它位于public\common\oak\csp\x86\oal目录下的oeminit.asm中，格式为 Virtual Address, Physical Address, Size
在Ｘ８６下大小必须是４Ｍ的倍数，ＡＲＭ下为１Ｍ的倍数．内核建立了两个范围的虚拟地址：从0x80000000到0x9FFFFFFF是带缓存的物理地址映射，而0xA0000000 到 0xBFFFFFFF 是不带缓存的物理地址映射．驱动访问外设时，应该用不带缓存段的虚拟地址. 要注意的一点是，如果改动了OEMAddressTable，相应要改动config.bib．
1.如果是在bootloader中访问设备寄存器，可以直接操作物理地址。
2.wince启动后，硬件上ARM和X86体系的处理器启动了MMU，操作系统只能访问到虚拟地址，不能直接操作物理内存了。但是如果是X86的CPU，由于它的外设I/O端口和存储器空间分开编址，可以直接嵌入汇编或者使用宏read_port_xxx,write_port_xxx来读写设备寄存器的物理地址。
3.wince软件结构里对应MMU的是一个名为OEMAddressTable的数据结构（源文件oeminit.asm中），其中建立了物理地址和虚拟地址的静态映射关系，也可以在其中改动系统所能识别物理内存的大小,以支持大内存。
4.我们也可以在wince启动后调用CreateStaticMapping和NKCreateStaticMapping来实现OEMAddressTable中的这种物理地址和虚拟地址的静态映射关系。
5.建立了静态映射关系的虚拟地址只能由内核模式下的程序来操作，例如 ISR。除非你在定制系统时，选择了full kernal mode，使所有程序都运行在完全内核模式下，这将导致系统不稳定。
6.如果要在驱动程序中访问设备寄存器，必须建立动态虚拟地址映射，可以调用MmmapIoSpace函数来实现，或者通过VirtualAlloc和VirtualCopy函数来实现。其实MmmapIoSpace内部就调用了后者。
7.在驱动中访问虚拟地址时，必须是非缓存段（位于0xA0000000 到 0xBFFFFFFF ）。
8.使用VirtualCopy函数映射物理地址时，其lpvSrc参数必须右移8位，且相应的fdwProtect参数必须带page_physical。
9.如果是ARM体系的处理器，访问挂在系统总线上的设备寄存器前，必须先把总线地址转化成CPU的地址，通过HalTranslateBusAddress实现两种物理地址的变换，然后再调用MmmapIoSpace函数作虚实地址的转换。
也可以使用 TransBusAddrToVirtual （）直接把总线上的地址转化成系统的虚拟地址。 在一般的应用程序中访问 I/O 是访问它的缓存段虚拟地址，而驱动中必须访问无缓存段虚拟地址。简单来说无缓存段虚拟地址 = 缓存段虚拟地址 +0x20000000 。
总结起来，如果是 wince 内核(如HAL)访问外部 I/O ，只需要在 OEMAddressTable 中定义物理地址到虚拟地址间的映射关系就可以了；如果是应用程序或者驱动要访问 I/O ，要做的工作包括： 1 。在 CPU 物理地址和虚拟地址间做一个动态映射， 2 。对虚拟地址进行操作。
wince5.0下可以使用CreateBusAccessHandle(总线注册表路径）+BusTransBusAddrToVirtual来实现总线物理地址到系统虚拟地址的直接变换。
Tags: wince
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