在内核模块中使用'dccmvac‘时出现汇编程序错误

Question

当我试图在Raspberry Pi 3B+ (ARMv8a，AARCH32)上编译内核模块中的以下代码时，我得到了一个“错误指令”错误。根据ARMv8a的ARM参考手册，此指令在AARCH32的异常级别0 (EL0)中未定义，但我在内核模块中使用它，因此我不理解该问题。

__asm(
"mov r9,%0 \n\t"
"mov r10,%1 \n\t"
"mov r1,#0 \n\t
"str r1,[r9] \n\t"
"str r1,[r10] \n\t"
"DCCMVAC r9 \n\t"
"DCCMVAC r10 \n\t"
:
:"r" (firstPtr),
 "r" (secondPtr)
:"r1","r9","r10","memory"
);

与组件相关的消息如下，

/tmp/ccCmW5TY.s: Assembler messages:
/tmp/ccCmW5TY.s:221: Error: bad instruction `dccmvac r9'
/tmp/ccCmW5TY.s:222: Error: bad instruction `dccmvac r10'

Answer 1

GNU as可能无法识别DCCMVAC指令:根据Arm文档，DCCMVAC指令是通过在CP15协处理器上执行操作来执行的：

MCR{<c>}{<q>} <coproc>, {#}<opc1>, <Rt>, <CRn>, <CRm>{, {#}<opc2>} 
with the following values:
coproc  opc1    CRn     CRm     opc2
0b1111  0b000   0b0111  0b1010  0b001

在文件CMSIS/Core_A/Include/cmsis_gcc.h和CMSIS/Core_A/Include/cmsis_cp15.h中，CMSIS_5项目中有一个实现，其形式为以下定义/函数/宏。

我们可以重用一些代码来构建示例程序dccmvac.c

#include <stdint.h>
  
#define __ASM                                  __asm
#define __set_CP(cp, op1, Rt, CRn, CRm, op2) __ASM volatile("MCR p" # cp ", " # op1 ", %0, c" # CRn ", c" # CRm ", " # op2 : : "r" (Rt) : "memory" )
#define __STATIC_FORCEINLINE                   __attribute__((always_inline)) static inline

/** \brief  Set DCCMVAC
    
  Data cache clean
 */
__STATIC_FORCEINLINE void __set_DCCMVAC(uint32_t value)
{
  __set_CP(15, 0, value, 7, 10, 1);
}

int main()
{
  __set_DCCMVAC(0x12345678U);

  return 0;
}


/opt/arm/9/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-gcc -c -o dccmvac.o dccmvac.c
/opt/arm/9/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-objdump -D  dccmvac.o



dccmvac.o:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .text:

00000000 <main>:
   0:   e52db004        push    {fp}            ; (str fp, [sp, #-4]!)
   4:   e28db000        add     fp, sp, #0
   8:   e24dd00c        sub     sp, sp, #12
   c:   e59f3020        ldr     r3, [pc, #32]   ; 34 <main+0x34>
  10:   e50b3008        str     r3, [fp, #-8]
  14:   e51b3008        ldr     r3, [fp, #-8]
  18:   ee073f3a        mcr     15, 0, r3, cr7, cr10, {1}
  1c:   e1a00000        nop                     ; (mov r0, r0)
  20:   e3a03000        mov     r3, #0
  24:   e1a00003        mov     r0, r3
  28:   e28bd000        add     sp, fp, #0
  2c:   e49db004        pop     {fp}            ; (ldr fp, [sp], #4)
  30:   e12fff1e        bx      lr
  34:   12345678        eorsne  r5, r4, #120, 12        ; 0x7800000

在执行mcr 15, 0, r3, cr7, cr10, {1}之前，正在将值0x123456781加载到r3中。

使用shell-storm反汇编0xee073f3a可以实现：

0x0000000000000000: EE 07 3F 3A mcr p15, #0, r3, c7, c10, #1

现在，您应该已经掌握了在代码中使用DCCMVAC指令所需的信息--只需记住，Arm CMSIS_5代码是在Apache-2.0许可下获得许可的，因此不能简单地复制/粘贴到内核模块中-您可能应该改用arch/arm/mm/cache-v7m.S中定义的Linux dccmvac宏，或者编写您自己的等效代码。