Part9: 記憶體控制器與SDRAM硬體程式設計

• • • • • 1 記憶體接口的概念
        • 2 不同位寬晶片的位址連接配接
        • 3 記憶體通路時序圖
        • 4 SDRAM原理及硬體程式設計

1 記憶體接口的概念

以s3c2440為例，看下面該開發闆的記憶體接口圖
           

竟然Nor Flash、網卡、SDRAM(記憶體)、GPIO、UART這些是統一編址，那有沒有“獨立編址”的呢？
答：有的，nand flash就是一個典例，它不參與CPU的統一編址，看下圖
           

此外，由第一張圖可觀察到，這些接口是由CPU發給記憶體控制器32位addr選擇的
那問題來了，對于以上接口，記憶體控制器怎麼根據32位的Addr選擇不同的晶片/子產品呢？
           

備注：片選名稱、addr範圍都是查S3C2440晶片手冊和原理圖擷取的

由上圖可觀察注意到，一個片選信号選通的位址範圍是0x0800,0000，即128M範圍。128M=2^(27)，即需要27根位址總線
但是S3C2440是32位的，有32根位址線，那為隻用到了27根位址線呢？
答：CPU發出32位位址，而實際記憶體控制器隻用27根位址線而已，其餘位址線另有他用，
   而這涉及到不同位寬晶片的連接配接問題，看下面的第2點分析
           

2 不同位寬晶片的位址連接配接

檢視S3C2440的原理圖，可發現像SDRAM/DM9000/Nor Flash它們并不是都有27根位址線，而隻是其中一部分。
是以，這涉及到記憶體控制怎樣尋址不同晶片，或者說，不同位寬的晶片/裝置位址連接配接關系是怎樣的？看下圖
           

備注：上面8/16/32bit RAM晶片的連法可檢視S3C2440晶片手冊，裡面有舉例說明。限于篇幅，在此就不貼出了
但是，當讀取4位元組時，8bit/16bit的RAM怎麼讀取呢？
答：對應8bitRAM，需發出4次通路，如通路位址是0x4,第一次通路0x4,接着位址自動+1，通路0x5，依次類推
	同理，對于16bitRAM，需要發出兩次位址信号。第二次會在第一次位址基礎上+1再通路，最終記憶體控制器
	會組裝好4位元組資料給CPU。
	可見，正如教程說的。CPU是大爺，不關心記憶體控制器怎麼操作。大爺動動嘴，就讓記憶體控制器跑斷腿 ：)

最後一個問題，怎麼根據确定晶片通路位址
答：1）根據片選信号确定基址
	2）根據晶片所接位址線确定範圍
例如，SDRAM(記憶體)、DM900(網卡)、Nor Flash的通路位址範圍如下表
           

備注一下：SDRAM的位址通路較複雜，下面第4點SDRAM原理和程式設計時才介紹

3 記憶體通路時序圖

除了位址總線/資料總線，還有其它資料線。例如怎麼确定是CPU向SDRAM讀資料還是寫資料呢？
答：這涉及記憶體控制時序的問題，還是看圖，如下，以可程式設計通路周期——讀時序圖為例
           

補充：1）從左往右了解值，信号的發出順序。如上面需要讀資料時，先發出A[24:0]位址信号，再發出nGCS片選信号，
        最後才發出nOE讀使能信号，并等待Tacc時長資料方可讀取，而釋放信号順序反過來了解即可。
  2）s3c2440可接不同性能的晶片，這些時間參數就是為滿足不同性能晶片可程式設計設定。
  
上面時間參數如何選擇呢？以s3c2440所接的Nor Flash晶片的讀時序為例講解，如下所示
           

是以，結合Nor Flash和s3c2440的讀時序圖，可同時發出片選信号、位址信号和讀信号，并等待Tacc=70ns即可滿足
  Nor Flash這款晶片的讀要求。
基于前面檔案HCLK=100mHZ，查詢s3c2440手冊，隻需設定BANKCON0裡的tacc(即[10:8])即可，如下所示
           

因為要>=70ns，且HCLK=100mHZ的周期為10ns，故BANKCON0的[10:8]最少為0b101，即5≤val≤7

實驗效果：我這邊測試時，在[4,7]範圍内都是有效的，且流水燈速度越來越慢。至于為啥4時有效，不太清楚，

可能有些誤差(我用的是S3C2440的V3版本，Nor Flash型号是MX29LV160DBTI-70G(NOR FLASH))

4 SDRAM原理及硬體程式設計

對于怎麼根據addr通路SDRAM，可看下圖的簡要解釋(注：這裡偷個懶，直接截取自韋東山老師的課堂筆記，哈哈)
           

總的來說，要檢視SDRAM晶片手冊确定行列位址線數後，再配置s3c2440有關記憶體控制的寄存器以正确比對位址拆分，

為此才能正确通路SDRAM，下面根據S3C2440接的EM63A165TS(SDRAM)這款晶片為例，講解如何配置寄存器

對于EM63A165TS(SDRAM)這款晶片查詢可知，列位址需9條列位址線(A0-A8)，BANK位址2條(64M,需Bank0~Bank3)、

行位址線13條(A0-A12)

對于nGCS6這條SDRAM的片選信号，需要設定5個相關的記憶體控制寄存器，如下所示

OK，隻需設定上面5個寄存器即可，代碼如下

sdram_init函數

void sdram_init(void)
{
	BWSCON = 0x22000000;

	BANKCON6 = 0x18001;
	BANKCON7 = 0x18001; //可不設定
	
	REFRESH  = 0x8404f5;
	
	BANKSIZE = 0xb1;
	
	MRSRB6   = 0x20;
	MRSRB7   = 0x20; //可不設定
}
           

sdram_test函數

int sdram_test(void)
{
	volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)0x30000000;
 	int i;

	// write sdram
 	for (i = 0; i < 1000; i++)
  		p[i] = 0x55;
  	// read sdram
 	for (i = 0; i < 1000; i++)
  		if (p[i] != 0x55)
   			return -1;
   	return 0;		
}
           

main.c函數

int main(void)
{
	uart0_init();
 	sdram_init();
 	if (sdram_test() == 0)//測試成功，才執行流水燈
 		led_test();
	return 0;
}
           

備注：我并沒有貼出完整代碼，一方面官網有(www.100ask.net)，沒必要這裡占據篇幅。
           另一方面，重在了解即可。

實驗效果：我這裡示範是OK的，即測試成功，有流水燈。

總結：
以上就是這篇文章的所有内容，雖然篇幅有點長，但我盡量以圖的方式展示了。
主要講解了記憶體接口概念、不同位寬晶片的位址連接配接、記憶體通路時序圖如何看、SDRAM位址拆分和硬體程式設計。
這些知識很重要，望重視 : )

說明一下，以上内容是基于韋東山老師新1期的“記憶體控制器及SDRAM”教程裡的筆記。
我這裡隻是重新整理并加以注釋總結。更詳細的可檢視視訊教程  (我不做廣告，隻是尊重版權: )