请教，一个AT91SAM9260的实地址虚地址映射问题[

ermaerma

请教大家
两个与 LINUX 地址映射有关的问题，
问题 1：

我们所用的 AT91SAM9260 的寄存器的实际地址是 0xFFF7 8000 .. 0xFFFF FFFF（实地址，Datasheet中）， 我看 Linux 的程序中把这个地址映射到 0xFEF7 8000 .. 0xFF00 0000（虚拟地址）。
这样的话 Datasheet上的寄存器地址和程序中使用的地址（虚拟地址）就有个差值，我操作寄存器的时候，得自己去换算一下。
这里， 就有个问题呢，我想的是，要是直接把实地址的 0xFFF7 8000 也映射到 虚地址的 0xFFF7 8000 ，两个值都一样的话，这样我程序里操作寄存器就不用去换算了，就可以直接使用 Datasheet 上所写的地址了。
那他们为什么要映射到 0xFEF7 8000 呢？？有什么特殊的原因吗？？

程序中的寄存器映射：                                            我的想法：

             差值 0x0100 0000                                     差值 0x 0
                     /     \                                                 /       \
                    /        \                                              /          \
       实地址   /           \   虚地址                       实地址  /             \  虚地址
0xFFF7 8000  __       __ 0xFEF7 8000      0xFFF7 8000 __        __ 0xFFF7 8000
                      |      |                                                      |      |
                      |=>  |                                                      |=> |
                      |      |                                                      |     |
0xFFFF FFFF  __|       |__ 0xFF00,0000      0xFFFF FFFF __|      |__ 0xFFFF FFFF

刚刚想到一个原因，好像在哪里看到过，最顶部的一部分地址 0x xxxx xxxx ... 0xFFFF FFFF linux 内核要使用，是这个原因吗？？  

问题 2：
另一个问题是，我现在所知道的一个说法是，在内核中才能操作寄存器地址。 在应用程序中不能直接读取寄存器的值（如某个IO口的电平）。
我的理解是，这个权限的控制，无非是在 MMU 初始化时，对这些寄存器的地址的权限做了限制，那如果在 MMU 初始话时，对这些寄存器地址的权限做适当的修改，比如不限制权限的话，那我在应用程序中就可以直接操作这些寄存器，这样不是会很方便吗？？ 比如我想读一个 IO 的电平，就不用去修改驱动了。 可以这样吗？？？

谢谢了先。。

北门炒粉干

LZ可能以前都是编写无操作系统的ARM程序的吧。
像第二个问题，IO的操作最好交给驱动来做，因为我们的程序是多进程的，同一个外设可以被多个进程使用，如何解决冲突，这都是驱动的职责；再者，我们要有分层的概念，应用程序最好不要直接操作外设寄存器，如果真要使用，也是映设使用的，实际地址是不会操作的。我看到很多没有MMU的像uclinux，这种应用程序有些为了图方便，有直接读写寄存器的情况。

ermaerma

谢谢指点，嘿嘿，是的，之前都是在 Nucleus+ ARM 上做程序的，最近才在 ARM9+Linux上做东西的。。

继续请教第一个问题哈。

ingdxdy

1。如果你对MMU比较熟悉的话，问题本来很简单。
MMU（Memory Management Unit）负责将CPU发出的虚拟地址转换为实际访问设备（即最后放到地址总线上的）的物理地址（就是你文中的实地址）。
AT91SAM9260中的ARM芯片（ARM926？）应该自带MMU，一般linux内核启动时会使能MMU，也就是说，此后CPU访问任何CPU外资源（DDRAM，外设等）都是使用虚拟地址，由MMU负责将这个虚拟地址转换为实际访问设备的物理地址。
那么知道设备的物理地址，可不可以直接在程序中使用进行直接访问？
回答是不能！如果是内核层程序（如insmodable内核驱动）则内核会dump core，显示非法访问，因为所使用的物理地址在MMU页表中没有对应项。
所以要访问外围设备，在linux下，一般首先都要使用ioremap函数进行映射，其完成的功能即创建相应的MMU页表项，返回这个页表项对应的虚拟地址，此后程序中对外设的所有访问都必须要使用该虚拟地址。
至于物理地址具体被映射到哪个虚拟地址，更进一步，对应一个具体的物理地址，是不是每次调用
ioremap都被映射到相同的虚拟地址，这个就要研究ioremap函数的实现算法，一般而言，我们对此不关心。
而你所涉及的问题根本不能成为问题，所谓差值，那么应该是你长期在无MMU映射机制下编程所造成的。如果你习惯了，并且对MMU机制比较了解，对虚拟，物理地址也明白，那么也就不会产生以上的问题。
至于说如何去消除差值，完全没有必要，而且比较麻烦，姑且说成是无法做到！
（当然你可以修改linux内核，禁止MMU，就可以实现你以前的编程环境了。）
对于临近0xFFFF FFFF 的高端地址，印象中linux将PC bios（640K-1M的区域）映射到了这段区域（不是很确定，自己去查）。

2。ARM没有intel对内存和外设区域进行区分的那一套，所有外设资源都在一个域中，外设寄存器也是作为内存空间访问的，不存在什么外设寄存器无法访问的问题。问题的症结在于在linux应用层要对外设进行操作，一般都要经过底层驱动完成。
你既然都可以去修改MMU页表项了，为何不能在驱动上小做文章？

ermaerma

感谢回复，看来还是基础的理论没学到，得补补呢，不过看啥书呢？？

kyzlin

那是不是意味着以前的不带MMU 的uClinux下可以直接炒作硬件的寄存器呢？

SKY_MASTER

没有MMU，不会有地址映射了，可以直接操作内存单元