AT91RM9200研发笔记（2）：理解基本概念
文章说明：calmarrow（lqm）原创
文章引自：
http://piaoxiang.cublog.cn

首先分清几个概念。

1、嵌入式系统，其实是“嵌入式电脑系统”。既然是电脑系统，就符合电脑的一般特性。比如，电脑有三大件：
CPU，存储系统，I/O，另外呢，就是三大件之间的互连设备。对电脑系统这种复杂系统，一个好的研究方法就是分层思想，在系统把握的前提下，只关注当
前的层面，复杂度降低。

2、ARM是32位MCU。这个32位是指什么？

以前有术语为字长，现在一般说是位宽。先结合下图看看：




位宽就是CPU一次处理数据的带宽，也就是最主要的为ALU和通用寄存器的位宽。对32位CPU来说，ALU和通用寄存器都是32位，而对于64位来说，
他们应该是64位。需要注意的是，这个处理数据，包括地址数据。假如一次能够处理32bits的地址数据，那么其寻址空间为2^32=4G。关于更进一步
的细节，则能够参考电脑体系结构和组成原理。

3、32位MCU的地址线少于32条，为什么？

以AT91RM9200为例，采用分层思想描述。

（1）AT91RM9200能够看为一个SoC，其CPU为ARM9TDMI。而ARM9TDMI提供给外围的地址为32条，也就是4G的地址空间。这是没有问题的，32位的含义在上文也明确了，所以看32位是看CPU的位宽。


（2）为了对4G的地址空间进行管理，引入MMU单元，即ARM9TDMI＋MMU/Cache=ARM920T。对ARM9TDMI而言，他看到的只有
32bits的物理地址数据。假如开启了MMU，则能够转换为虚拟地址数据。其实能够拿数学中的函数来理解。外部地址A能够经过函数f1的变换，变为地址
B送到CPU中，即f1(A)---->B。那么另外的函数f2(C)---->B，那么对于ARM9TDMI而言，都是B地址数据，但是实
际访问的确实地址A和C。其中A和C是程式员看到的，B是CPU看到的。那么同理，能够利用逆函数来解析。CPU通过地址B能够访问到不同的内存空间，关
键的关键就在这个函数映射关系。当然，这个函数映射关系能够通过硬件实现，也能够通过软件 硬件配合实现。


第二个层次的MMU变换完成了PA到VA的转换，这里VA还应该是32bits，也就是说ARM920T引出的地址线应该为32条。需要注意的是，ARM
采用了AMBA总线互连，ARM920T引出的地址总线就是ASB了。那么ASB此时的宽度仍然为32bits。

（3）第三个层次，通过memory
controller来再次管理地址数据，也就是map的含义。map得名原理和函数映射类似了。对AT91RM9200来说，这个内存控制器把4G的内
存空间分为16个256M的地址空间，在此基础上，还进行了二级地址管理，也就是二级映射。更为重要的是，通过内存控制器，把glue
logic都给解决了。对外部硬件工程师应用而言，这个MCU就是没有glue logic的了，使用起来就方便的多了。


内存管理器对地址分为两类，一类是只能内部寻址，外部是不可见的；一类是研发给外部用户使用。自然，MCU外部引出的地址线也就少于32条了。视不同的应
用设计，开放的地址线是不同的，比如AT91RM9200开放了26条地址线。当然，为了4字节地址对齐，A0和A1能够另作他用。


通过这三个层次，对为什么32位MCU的地址线少于32条比较清楚了。只是个概念的重叠罢了，32位是对CPU而言的，而不是对MCU而言的。明确了
CPU和MCU的区别，自然也就清楚了。另外，以函数映射的思想来分析map和remap机制，也就变得很容易了。至于为什么出现map和remap，则
有历史发展的原因，处于提高性能和外部内存系统不一致性的考虑了。




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