2020年04月07日 | （嵌入式）关于arm中的存储控制器（一）

实验目的:

由于开发板（JZ2440 V3）上电后从Nand flash启动CPU时，CPU会通过内部的硬件将Nand flash的前4K数据复制到称为“Steppingstone”的4K内部SRAM中（起始地址为0），然后跳到地址0开始执行。

这个实验我们先用汇编语言设置好S3C2440芯片内部的存储控制器，使外接的SDRAM可以操作使用：然后把程序本身从“Steppingstone”（即芯片内部的4K SRAM）复制到SDRAM处，最后跳到SDRAM中执行。

知识预备：

存储控制器（memory controller）：它为CPU提供了访问外部设备所需的信号，这是一种通过总线方式来访问拓展的外设，在嵌入式中，这些拓展的外设可能不仅仅是内存，也包括网卡、Nor flash、Nand flash等等。（这里我们可以把它想像成是CPU与拓展外设沟通的桥梁！）

S3C2440芯片对外引出了27根地址线ADDR0~ADDR26，那么它的访问范围即2^7*2^20=128MB。但是这个芯片可以达到1GB的访问空间，怎么达到的？因为CPU还对外引出了8根片选信号：nGCS0~nGCS7，对应于BANK0~BANK7。当访问BANKx的地址空间时，nGCSx引脚输出低电平用来选中外界的设备，故：这个芯片最多8个拓展外设，因为只有8个bank，想用相应的外设直接让相应的nGCSx输出低电平即可   ^~^   看来也不是很难，就是这么个理。

那么问题来了，如果我们想通过CPU访问一个芯片需要哪些条件呢？

1.地址线（我们需要知道芯片的访问地址）

2.数据线（我们需要知道一次传输多少数据，8bit/16bit/32bit 即我们常说的数据宽度）

3.时钟/频率（我们需要CPU与外设约定好传输的速率，不能太快，不能太慢，必须能满足双方的要求）

4.芯片相关的一些要求（比如说我们这里是访问SDRAM，那么就得知道它的行地址，列地址，哪个l_bank，这样我们就可以具体确定访问芯片的哪个存储单元了）

现在我们实验的是通过CPU访问SDRAM，那么我们就大概的想象一下，我们可以大致的分为4个步骤：

①CPU发出的片选信号nGCS6有效，它选中SDRAM芯片。（从V3原理图可得）

②SDRAM中有4个L-Bank，需要两根地址信号线选中哪一个L-Bank。（从V3原理图我们可以知道 CPU的ADDR24、ADDR25作为L-Bank的选择信号）

③对SDRAM进行统一的 行/列 寻址。（这样我们就可以确定具体访问芯片内部哪一个存储单元了）

④找到存储单元后，就要对SDRAM进行数据传输了。（这里我们就需要知道数据宽度等等）

如果你开始没有了解过SDRAM，也许上面这四个步骤你有些不大明白，没关系啊，现在我就来穿插一下，大概的说一下这个SDRAM内部的存储结构到底是个什么鬼：

（这里你可以先天马行空一下，你眼前现在应该浮现出一个长方体的蛋糕，然后你拿刀切切切，切成四块，一块你给它想成是一个面，然后一个面你就给它看成是Excel表格）

SDRAM的内部是一个个存储阵列，阵列就如同表格一样，将数据“填”进去。和表格的检索原理一样，先指定一个行（Row）和一个列（Column），就可以准确的找到所需要的单元格，这就是SDRAM寻址的基本原理，这个单元格被称为存储单元，这个表格（存储阵列）就是逻辑Bank（Logical Bank，简称L-Bank）。SDRAM一般分为4个L-Bank。PS：这回上面的那4个步骤你就应该明白了，接下来我们就看看具体怎么操作。

对于①，我就不废话了。

对于②，[ADDR25:ADDR24]=0b00/0b01/0b10/0b11,就正好对应四个L-Bank了。

对于③，（这个我们就得SDRAM的芯片手册和原理图结合看一下了）根据SDRAM的列地址线数目设置CPU相关的寄存器后，CPU就会从32位的地址中自动分出L-Bank选择信号、行地址信号、列地址信号，然后先后发出行地址信号，列地址信号。L-Bank选择信号在发出行地址信号的同时发出，并维持到列地址信号结束。

在我们这个实验中，行地址、列地址共用ADDR2~ADDR14，然后使用nSRAS、nSCAS来区分它们（Bank6的位宽是32，也就是CPU访问SDRAM，一次访问4个字节。而CPU的单位是Byte，eg：CPU内存地址0x00000000、0x00000001、0x00000002、0x00000003其实访问的都是SDRAM的0x00000000，即CPU真正有效的地址位是从ADDR2开始的，所以ADDR0和ADDR1没用）。

通过原理图我们可以看出，这个开发板的两根地址线ADDR24、ADDR25作为L-Bank的选择信号，行地址数为13，列地址数为9。当nSRAS信号有效时，ADDR2~ADDR14发出的是行地址信号，它对应32bit地址空间的bit[23:11]。当nSCAS信号有效时，ADDR2~ADDR14发出的是列地址信号，它对应32bit地址空间的bit[10:2]。ADDR0、ADDR1恒为0，不参与译码。

这个图是SDRAM芯片手册上的

所以此时访问SDRAM的内存地址范围为 0x30000000~0x30000000+0x03FFFFFF 即 0x30000000~0x33FFFFFF。

共64MB。为什么是64MB？ (2^13*2^9*4)*32bit/8 = 2^26 Byte=64MB

对于④，看开发板原理图可以得到，我们使用了俩片16位的SDRAM芯片并联组成32位的位宽，与CPU的32根数据线（DATA0~DATA31）相连。

完成这个实验的预备知识就还剩最后一个问题了，大家想一下，我们通过CPU访问SDRAM，上面我们已经把关于SDRAM部分的操作说完了，接下来自然而然就剩下那个“桥梁”————配置CPU内部的存储控制器。

怎么配置？很简单，就是往一堆寄存器里写我们需要的配置就好。而通过S3C2440芯片手册我们可以了解到，CPU内部存储控制器相关寄存器地址为0x48000000~0x48000030（一共13个）。

接下来就是讲我们这个实验里需要用到的寄存器以及相关配置了：

嗯哦哼  哼哦啊  啊哈吼……………………想了想，相应寄存器我也要详细了解了解，仔细的学习学习。所以我就单另放在我的下一篇博客了。

仁者见仁，智者见智。同一个问题不同的人就会有不同的看法，适合自己的就是最好的 ！