ARM嵌入式系统存储管理：CP15与存储器控制

ARM存储系统是针对嵌入式系统设计的一种高效、灵活的存储解决方案，它在ARM架构的设备中起着关键作用。在传统低端单片机中，地址分配通常是固定的，但随着系统复杂性的提升，存储系统需要满足更多高级功能，包括： 1. 支持多种存储类型：ARM存储系统需兼容不同类型的存储器，如闪存(Flash)、只读存储器(Rom)、静态随机访问存储器(SRAM)和同步动态随机访问存储器(SDRAM)，以适应不同的数据存储需求。 2. 缓存与写缓冲：为了缩小处理器和存储系统之间的速度差距，高速缓存(Cache)和写缓冲(write buffer)技术被广泛采用。这些机制可以临时存储常用数据，提高数据访问速度，并优化数据写入过程。 3. 内存管理：内存映射技术是ARM存储系统的重要组成部分，它允许将实际物理地址空间映射到虚拟地址空间，比如将RAM的起始地址0x30000000映射到虚拟地址0x0，便于程序管理和保护。 4. 存储保护：存储系统需要具备保护机制，确保敏感数据的安全，防止非法访问和数据损坏。 5. I/O映射：I/O设备需要正确地映射到内存空间，以便通过内存操作进行通信。在有高速缓存和写缓冲的系统中，需要避免将I/O操作安排在这些区域，以防止潜在的数据混乱。 在ARM嵌入式系统中，存储管理的大部分工作由系统控制协处理寄存器CP15负责。CP15是一个16个32位寄存器的集合，可以通过MCR (Move to Coprocessor Register) 和 MRC (Move from Coprocessor Register) 指令与处理器进行数据交换。这些指令允许程序员精细控制存储器访问权限、配置缓存行为以及管理内存映射。 MCR指令用于将ARM寄存器中的数据写入CP15寄存器，而MRC指令则从CP15寄存器读取数据。例如，MCR P15,0,R4,C1,C0,0 这个指令表示将R4寄存器的数据写入CP15寄存器C1，同时C0作为附加目标寄存器提供额外的信息。 ARM存储系统是一个高度定制化的解决方案，它不仅包含了基础的地址管理，还包含了复杂的内存管理策略和技术，以确保在嵌入式设备中的高效运行和安全性。理解并掌握这些原理和指令对开发ARM平台的软件至关重要。