2020年08月14日 | 分析ARM外设flash及SDRAM的地址连接

2020-08-14 来源：elecfans

　　先提一下位宽的概念，对于具体器件而言，它的位宽是一定的，所谓位宽，指的是“读/写操作时，最小的数据单元”──别说最小单元是“位”，一般设备上没有单独的“位操作”，修改位时通过把整个字节、字或双字读出来、修改，再回写。AM29L800BB这种nor flash位宽是16位。K4S561632C这种SDRAM位宽是32位。

　　对于CPU来说，一个地址对应的是一个字节（8位），也就是说CPU的地址线（A0~A20）对应的最小数据单元是字节。

　　这里需要注意的是，不要把“外设的位宽”和“CPU的位数”这两个概念混淆了。外设的位宽是读写外设的最小数据单元，CPU位数是CPU可以一次处理的字节数，32位CPU可以一次处理4字节数据。

　　好了，相信你也已经发现问题了吧。既然CPU最小数据单元是8位，flash位宽是16位，那在我们写程序时会特意进行16位操作吗？显然不会，我们写代码时，可不管外设到底是多少位。这是如何实现的呢？原因在于存储控制器（Memory Controller）这个中间层。

　　存储控制器根据NOR FLASH的位宽，每次总是读/写16位数据。

　　以读操作为例：

　　CPU进行8位操作时，它选择其中的8位返回给CPU；

　　CPU进行16位操作时，它直接把这16位数据返回给CPU；

　　CPU进行32位操作时，它发起2次读/写，把结果组合成32位返回给CPU。

　　现在的连线是：CPU的（ADDR1－ADDR20）接到 16位的NOR FLASH （A0－A19），即CPU的ADDR0不接──这说明：不管ADDR0是0还是1，NOR FLASH接收到的地址是一样的。

　　CPU发出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1时，NOR FLASH看到的都是0bxxxxxxxxx，返回给存储控制器的都是同一个16位数据。再由Memory Controller选择其中的低8位或高8位给CPU。

　　存储控制器会做以下事情：

　　软件要读取地址0上的8位数据时，硬件是这样进行的：

　　① Memory Controller发出0b000000000000000000000的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000

　　② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的“最小数据单元”的数据；

　　③ 存储控制器读入16位数据；

　　④ 存储控制器把16位数据的低8位返回给CPU，就得到了一个8位数据。

　　软件要读取地址1上的8位数据时，硬件是这样进行的：

　　① 存储控制器发出0b000000000000000000001的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：

　　0b00000000000000000000

　　② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第1个“最小数据单元”

　　③ 存储控制器读入这个16位数据

　　④ 存储控制器把这个16位数据的高8位(注意，前面的低8位)返回给CPU，这就是一个8位数据。

　　所以：

　　外设位宽是8时，CPU的A0～AXX与外设的A0～AXX直接相连

　　外设位宽是16时，CPU的A1～AXX与外设的A0～AYY直接相连，表示不管CPU的A0是0还是1，外设看到的都是同一个地址，

　　对应16位的数据，存储控制器对数据进行选择或组合，再提供给CPU。

　　外设位宽是32时，CPU的A2～AXX与外设的A0～AZZ直接相连，表示不管CPU的A0A1是00，01，10还是11，外设看到的都是

　　同一个地址，对应32位的数据，“Memory Controller”对数据进行选择或组合，再提供给CPU。

　　经过以上分析，我们应该知道了，为什么地址线要偏移几位了。同样的SDRAM因为是32位宽的，所以偏移2位。那为什么SDRAM要连ADDR2～ADDR14和ADDR24、ADDR25呢？同样，我们先看下SDRAM的基本知识。

　　SDRAM的连接方式与上面FLASH的类似，但是要比其复杂些。因为SDRAM内部是一个存储阵列，如同表格一样将数据填进去，因此得先指定一个行，再指定一个列，才可以找到所需的单元格。这个表格被称为逻辑Bank（L-Bank），一般有4个Bank。可以想象，对SDRAM的访问分为以下4个步骤：

　　① CPU发出片选信号nSCS0有效，选中SDRAM芯片；

　　② 选择L-Bank，最开始说的ADDR24和ADDR25即此作用；

　　③ 进行统一行/列寻址；

　　根据SDRAM芯片的列地址线数目设置CPU相关存储器后，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。在本例中，行地址、列地址公用ADDR2～ADDR14。K4S561632行地址13，列地址9，所以nSRAS信号有效时，ADDR2～ADDR14发出行地址，对应32位地址空间的bit[23:11]；nSCAS有效时，ADDR2～ADDR10发出列地址,对应32位地址空间的bit[10:2]。而bank选择位对应bit[25:24]。这样就构成了64M地址空间，及30000000到33ffffff。

ARM 外设flash SDRAM 地址连接

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