內存管理單元MMU，負責虛擬地址到物理地址的轉換，并提供硬件進制的內存訪問權限檢查，操作系統通過MMU可以實現各個用戶進程自己獨立的地址空間，

通過內存權限的檢查可以保證每個進程使用的內存不被其他進程破壞。具體操作系統怎么運用MMU的就比較復雜了，我們只看看最原始的裸機程序怎么配置寄存器操作MMU建立虛擬地址到物理地址映射，了解其原理。

ARM提供4種映射長度：段(1M)，大頁(64K),小頁(4K),極小頁(1k)
按1M的長度映射就是說一段1M的虛擬地址映射一段1M的物理地址，這1M的地址訪問權限是一樣的，明顯如果按1k,4k映射，內存訪問權限將控制的更精細，當然也更復雜。

我們看看1M的精度怎么映射，假設要映射虛擬地址范圍(0x0～0x4000000)到物理地址范圍(0xB0000000～0xB4000000), 每0x100000的地址長度是1M，那么范圍就是64M.
這個映射是以1M對齊的，就是要已(0x0~0x100000)這樣映射，而不能(0x1~0x100001),可以看出虛擬地址和物理地址低20位變化是一樣的，這樣我們只需要一個4byte的內存空間存放每1M的虛擬地址右移20后與物理地址右移20位建立映射，總共4*64byte。代碼大致如下：

unsigned long va = 0x0;
unsigned long pa = 0xB0000000;
while(va<0x4000000){
    ttb[va >> 20] = pa | 2;
     va += 0x100000;
     pa += 0x100000;
}

這樣給定一個虛擬地址0x3000400，右移20作為ttb的index就可以找到其后12位對應的物理地址0xB3000000+0x400就是物理地址，當然這樣運算是mmu自己做的，我們只需要把ttb的內存地址附給mmu的寄存器。上面的過程叫建立頁表，頁表建完后，啟動MMU，我們操作的就是虛擬地址了。啟動MMU是操作cp15協處理器,下面代碼會有說明，了解下。

下面的例子我們用虛擬地址來點led.

#include "regs.h"

void (*uart_asm_putc)(int c) = 0x0202391c;
void (*uart_asm_putx)(int x) = 0x02023940;

#define GPM4CON (*(volatile unsigned int *)0xB10002E0)
#define GPM4DAT (*(volatile unsigned int *)0xB10002E4)

void init_ttb(unsigned long *ttb_base);
void mmap(unsigned long *ttb_base, unsigned long va, unsigned long pa);
void memset(char *buf, char ch, int size);
void led_blink(void);

void delay(volatile int time)
{
      for(; time > 0; time-- )
;
}

void main(void)
{    
    unsigned long c1_flags, ttb = 0x73000000;
    volatile int *p = 0x52345678;

    *p = 0x8;    

    init_ttb(ttb);
    mmap(ttb, 0x12345678, 0x52345678);
    mmap(ttb, 0xB10002E0, 0x110002E0);

    c1_flags = 1 | (1 << 3) | ( 1 << 11) | (1 << 28);

    __asm__ __volatile__ (
        "mvn r0, #0 n"            
        "mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0n"

        "mcr p15, 0, %1, c2, c0, 0n" //configure ttb

        "mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0n"
        "orr %0, r0, %0n"
        "mcr p15, 0, %0, c1, c0, 0n" //enable mmu
        :
        : "r" (c1_flags), "r" (ttb)
        : "r0"
    );

    p = 0x12345678;
    uart_asm_putc('r');
    uart_asm_putc('n');
    uart_asm_putc('c');
    uart_asm_putc('y');
    uart_asm_putc('j');
    uart_asm_putc(':');
    uart_asm_putx(*p);
    uart_asm_putc('r');
    uart_asm_putc('n');
     
       led_blink();
}

void init_ttb(unsigned long *ttb_base)
{
    unsigned long va, pa;

    memset(ttb_base, 0x00, 16 * 1024 );        

    for (va = 0x00000000; va < 0x10000000; va += 0x100000) { //Others
        pa = va;
        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) | 2;    
    }

    for (va = 0x10000000; va < 0x14000000; va += 0x100000) { //SFR
        pa = va;
        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) |  2;    
    }

    for (va = 0x40000000; va < 0x80000000; va += 0x100000) { //DRAM
        pa = va;
        ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) | 2;    
    }
    
}

void mmap(unsigned long *ttb_base, unsigned long va, unsigned long pa)
{
    ttb_base[ va >> 20] = (pa & 0xfff00000) |  2;    
}

void memset(char *buf, char ch, int size)
{
    int i;
    for (i = 0; i < size; i ++)
        buf[i] = ch;
}

void led_blink(void)
{

unsigned long tmp = 0;
    int i = 0;

    /*
     *  GPM4_0-GPM4_3 設置為輸出功能
     */
    tmp = GPM4CON;
    tmp &= ~0xffff;
    tmp |= 0x1111;
    GPM4CON = tmp;
    
    /*
     *  實現流水燈
     */
     while(1)
     {
        GPM4DAT = i;
        if (++i == 16)
              i = 0;
          delay(9999999);
     }
    
 }

代碼位置：https://github.com/cyj1988jyc/luoji4412/