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

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2 应用场景

在配置A53定时器的时候，涉及对CNTV_XXXX等SYSTEM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CRn、Op1、CRm、Op2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。

CRn和CRm分别是第1、第2个操作寄存器，Op1和Op2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。

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

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
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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

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先看CNTV_TVAL和CNTV_CTL，这两个寄存器都是32位的。

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看上图，CNTV_TVAL的两个操作寄存器是C14和C3，两个操作数是0和0。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
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把R7中的值写到CNTV_TVAL的指令为

mcr p15, 0, r7, c14, c3, 0
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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
1

写操作

mcr p15, 0, r7, c14, c3, 0
1

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4 MCRR和MRRC

CNTV_CVAL有些不同，因为它的位宽是64bits，需要用到MCRR和MRRC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
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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
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效果是

CNTV_CVAL[31:0] = r10
CNTV_CVAL[64:32] = r11
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写指令是

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

c14 = r10|r11<<32
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