如何使用ARM协处理器CP15在32位ARRCH模式下操作64位寄存器)

1 参考

参考ARM的官方手册ARMv8指令集架构手册和A53技术参考手册

1.DDI0487H_a_a-profile_architecture_reference_manual
2.DDI0500J_cortex_a53_trm


2 应用场景

在配置A53定时器的时候,涉及对CNTV_XXXXSYSTEM寄存器的读写操作,这需要使用CP15协处理器来完成。定时器的配置参考《armv8 system timer的控制》

CP15读写SYSTEM寄存器时,需要配合特定的操作寄存器和操作数。

翻翻手册,发现定时器的配置涉及下面这么一些寄存器,其中CRnOp1CRmOp2等列代表的就是CP15读写相关的SYSTEM寄存器所需要的操作寄存器和操作数啦。

CRnCRm分别是第1、第2个操作寄存器,Op1Op2则是第1、第2个操作数。不知道咋用没关系,先记着,咱看完操作指令就知道怎么用啦。


在这里插入图片描述

协处理器读写操作涉及到的指令为MCRMRC。在32位模式下,涉及64位寄存器读写的,还需要用到指令MRRCMCRR

3 MCR和MRC

MCR是把通用寄存器中的值写到系统寄存器中
MRC则是把系统寄存器中的值读到通用寄存器

使用格式一样,都是:

MRC/MCR P15, 操作数1, 通用寄存器, 操作寄存器1, 操作寄存器2, 操作数2

比如配置虚拟定时器CNTV的时候,只关注下面红框中的三个寄存器


在这里插入图片描述

先看CNTV_TVALCNTV_CTL,这两个寄存器都是32位的。


在这里插入图片描述
看上图,CNTV_TVAL的两个操作寄存器是C14C3,两个操作数是00。于是读取CNTV_TVAL的值到通用寄存器R7的指令为

mrc p15, 0, r7, c14, c3, 0

R7中的值写到CNTV_TVAL的指令为

mcr p15, 0, r7, c14, c3, 0

CNTV_CTL只是第二个操作数不一样,所以把CNTV_TVAL操作指令的第二个操作数改成1就能对CNTV_CTL进行读写了。
读操作

mrc p15, 0, r7, c14, c3, 1

写操作

mcr p15, 0, r7, c14, c3, 0

4 MCRR和MRRC

CNTV_CVAL有些不同,因为它的位宽是64bits,需要用到MCRRMRRC这两个指令。介绍可以参考微软的文档ARM内部函数

使用格式是

mrrc p15, 操作数1, 通用寄存器1, 通用寄存器2, 操作寄存器2 //读CNTV_CVAL
mcrr p15, 操作数1, 通用寄存器1, 通用寄存器2, 操作寄存器2 //写CNTV_CVAL

在这里插入图片描述
看上面这张图哈,CNTV_CVAL只有一个对应的操作数3和一个对应的操作寄存器c14

所以读指令是

mrrc p15, 3, r10, r11, c14

效果是

CNTV_CVAL[31:0] = r10
CNTV_CVAL[64:32] = r11

写指令是

mcrr p15, 3, r10, r11, c14 //CNTV_CVAL

效果是

c14 = r10|r11<<32

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