【ARM学习笔记】实验三：S3C2440A与内存SDRAM连接实验

2017-10-09 来源：eefocus

前文讲到了存储控制器对外引出了8根片选信号线，分别对应8个BANK，每个BANK的地址空间大小为128MB，共计1GB的物理寻址空间

在8个BANK中，BANK0占用总线地址0x00000000~0x07FFFFFF，而CPU在上电后会从总线地址0x00000000读取指令执行，只能通过硬件引脚OM1和OM0配置成16bit或32bit的位宽，一般情况下，BANK0都是用来连接Nor Flash作为启动设备用的

BANK1~BANK5可以随意连接具备类内存接口的ROM和SRAM，支持8bit，16bit和32bit这3种位宽

BANK6和BANK7则除了连接具备类内存接口的ROM和SRAM，还可以用来连接SDRAM，因为BANK6和BANK7多出了几个特殊接口用来支持SDRAM，同时BANK6和BANK7还支持2块SDRAM并联

实际上，由于Nor Flash和SRAM价格较贵，而且容量较小，所以大多数开发板都采用Nand Flash启动，使用2块SDRAM并联作为内存

以百问网的JZ2440v2开发板为例：

JZ2440v2采用2颗三星K4S561632N SDRAM芯片作为内存，单片容量32MB，位宽16bit，两片组成32bit，不要需要注意的是，并联以后存储管理器会把2片内存当成独立的64MB、32bit的一片内存对待。

JZ2440v2同时拥有Nor Flash和Nand Flash

以下为JZ2440的SDRAM接线图：

ARM学习笔记实验三：S3C2440A与内存SDRAM连接实验

如上图，LDATA[31:0]是32根数据线，LADDR[26:0]是27根地址线

由于这种型号的SDRAM的行地址的宽度是13，列地址的宽度是9，所以只用到13根地址线，另外LADDR0、LADDR1按照32bit芯片接法是不用接的

另外，除了“高/低字节数据掩码信号”LnWBE0、LnWBE1、LnWBE2、LnWBE3以及输入时钟LSCLK0、LSCLK1不相同外

其他引脚，如：片选引脚LnGCS6，行地址列地址使能LnSRAS、LnSCAS，读写控制LnWE，输入时钟有效信号LSCKE，都是共用的

另外LADDR[25:24]用于SDRAM内部的BANK选择

使用SDRAM涉及到的寄存器

1.总线宽度和等待控制寄存器（BWSCON）

其寄存器总线地址为0x48000000，用来设置设备位宽、WAIT状态和UB/LB状态，每4位对应一个BANK

由于JZ2440使用2块SDRAM占用BANK6和BANK7，BANK7对应的bit[31:28]=0b0010，BANK6对应的bit[27:24]=0b0010

第一个0（即bit[31]和bit[27]）表示不使用UB/LB状态，第二个0（即bit[30]和bit[26]）表示不使用WAIT状态，之后的10（即bit[29:28]和bit[26:2]）表示位宽32bit，其它位不用设置

故此寄存器的32位的十六进制值为0x22000000

2.BANK控制寄存器（BANKCON6和BANKCON7 ）

BANKCON6的总线地址为0x4800001C，BANKCON7的总线地址为0x48000020，2个BANK只要设置相同的数值即可

本例使用三星K4S561632N只需设置bit[16:15]=0x11和bit[3:0]=0b0101

其中bit[16:15]用来设置存储器类型为SDRAM，bit[3:0]用来设置RAS到CAS的延迟为3个时钟周期（bit[3:2]）以及列地址数为9位（bit[1:0]）

所以BANKCON6和BANKCON7两个寄存器的32位的十六进制值都设置为0x00018005

3.刷新控制寄存器（REFRESH）

REFRESH的总线地址为0x48000024

本例使用三星K4S561632N只需设置bit[23]=0x1和bit[19:18]=0b11

另外bit[10:0]用来设置刷新计数器Refresh Counter，这个需要根据Datasheet中的刷新周期来计算

Refresh Counter的计算公式为：2^11 + 1 - SDRAM时钟频率（MHz）* SDRAM刷新周期

本例使用三星K4S561632N的关键特性中注明了“64ms refresh period (8K Cycle)”，意思是64毫秒刷新8K次（8192次），算得刷新周期=64ms/8192=7.8125μm

而此时SDRAM的时钟频率等于晶振的12MHz（CPU还未设置时钟频率，此时使用晶振）

所以Refresh Counter的值=2^11 + 1 - 12 * 7.8125 = 1955.25 = 0x7A3

加上之前的bit[23]和bit[19:18]，所以刷新控制寄存器的32位的十六进制值为0x008C07A3

4.BANK大小寄存器（BANKSIZE ）

BANKSIZE的总线地址为0x48000028

本例使用三星K4S561632N只需设置bit[7]=0x1、bit[5]=0b1、bit[4]=0b1、bit[2:0]=0b001

其中bit[7]用来设置允许ARM突发操作，bit[5]用来设置SDRAM在掉电模式能使能SCKE 控制，bit[4]用来设置只在SDRAM 访问周期期间SCLK 使能，以降低功耗。bit[2:0]用来设置Bank 6/7 存储器映射64MB/64MB

所以BANKSIZE寄存器的32位的十六进制值都设置为0x000000B1

5.SDRAM模式寄存器组寄存器（MRSRB6 和MRSRB7）

MRSRB6的总线地址为0x4800002C，MRSRB7的总线地址为0x48000030，2个BANK只要设置相同的数值即可

本例使用三星K4S561632N只需设置bit[6:4]=0x011

查询Datasheet可知，此值可设为0b010（十进制2）或0b011（十进制3）和

本开发板建议使用0b011

所以MRSRB6 和MRSRB7两个寄存器的32位的十六进制值都设置为0x00000030

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【代码实现】
仅用C语言实现，比较简单方便
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sdram.bin : head.S sdram.c led4.c

arm-linux-gcc -c -o head.o head.S

arm-linux-gcc -c -o sdram.o sdram.c

arm-linux-gcc -c -o led4.o led4.c

arm-linux-ld -Tsdram.lds head.o sdram.o led4.o -o sdram_elf

arm-linux-objcopy -O binary -S sdram_elf sdram.bin

arm-linux-objdump -D -m arm sdram_elf > sdram.dis

clean:

rm -f *.bin *elf *.o *bak *.dis *~

SECTIONS {

first 0x00000000 : { head.o sdram.o }

second 0x30000000 : AT(0x00000800) { led4.o }

}

.text

.global _start

_start:

ldr sp, =0x00001000

bl disable_watch_dog

bl memsetup

bl copy_2th_to_sdram

ldr sp, =0x34000000

ldr pc, =0x30000000

halt_loop:

b halt_loop

void disable_watch_dog(void)

{

* (unsigned long *)0x53000000 = 0x00000000;

}

void memsetup(void)

{

* (unsigned long *)0x48000000 = 0x22000000;

* (unsigned long *)0x4800001C = 0x00018005;

* (unsigned long *)0x48000020 = 0x00018005;

* (unsigned long *)0x48000024 = 0x008C07A3;

* (unsigned long *)0x48000028 = 0x000000B1;

* (unsigned long *)0x4800002C = 0x00000030;

* (unsigned long *)0x48000030 = 0x00000030;

}

void copy_2th_to_sdram(void)

{

unsigned long * pdwSrc = (unsigned long *)0x00000800;

unsigned long * pdwDest = (unsigned long *)0x30000000;

while (pdwSrc < (unsigned long *)0x00001000)

{

* pdwDest = * pdwSrc;

pdwSrc++;

pdwDest++;

}

int main(void)

{

* (unsigned long *)0x56000050 = 0x00000100;

unsigned long i = 0x00000000;

unsigned long x = 0x00000000;

while(1)

{

* (unsigned long *)0x56000054 = i;

for(x=0x0007530; x>0; x--);

i = ~i;

}

return 0;

}

sdram_elf: file format elf32-littlearm

Disassembly of section first:

00000000 <_start>:

0: e3a0da01 mov sp, #4096 ; 0x1000

4: eb000004 bl 1c

8: eb00000a bl 38

c: eb00002c bl c4

10: e3a0d30d mov sp, #872415232 ; 0x34000000

14: e3a0f203 mov pc, #805306368 ; 0x30000000

00000018 :

18: eafffffe b 18

0000001c :

1c: e1a0c00d mov ip, sp

20: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}

24: e24cb004 sub fp, ip, #4 ; 0x4

28: e3a02453 mov r2, #1392508928 ; 0x53000000

2c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0

30: e5823000 str r3, [r2]

34: e89da800 ldmia sp, {fp, sp, pc}

00000038 :

38: e1a0c00d mov ip, sp

3c: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}

40: e24cb004 sub fp, ip, #4 ; 0x4

44: e3a02312 mov r2, #1207959552 ; 0x48000000

48: e3a03422 mov r3, #570425344 ; 0x22000000

4c: e5823000 str r3, [r2]

50: e3a02312 mov r2, #1207959552 ; 0x48000000

54: e282201c add r2, r2, #28 ; 0x1c

58: e3a03906 mov r3, #98304 ; 0x18000

5c: e2833005 add r3, r3, #5 ; 0x5

60: e5823000 str r3, [r2]

64: e3a02312 mov r2, #1207959552 ; 0x48000000

68: e2822020 add r2, r2, #32 ; 0x20

6c: e3a03906 mov r3, #98304 ; 0x18000

70: e2833005 add r3, r3, #5 ; 0x5

74: e5823000 str r3, [r2]

78: e3a02312 mov r2, #1207959552 ; 0x48000000

7c: e2822024 add r2, r2, #36 ; 0x24

80: e3a03723 mov r3, #9175040 ; 0x8c0000

84: e2833e7a add r3, r3, #1952 ; 0x7a0

88: e2833003 add r3, r3, #3 ; 0x3

8c: e5823000 str r3, [r2]

90: e3a03312 mov r3, #1207959552 ; 0x48000000

94: e2833028 add r3, r3, #40 ; 0x28

98: e3a020b1 mov r2, #177 ; 0xb1

9c: e5832000 str r2, [r3]

a0: e3a03312 mov r3, #1207959552 ; 0x48000000

a4: e283302c add r3, r3, #44 ; 0x2c

a8: e3a02030 mov r2, #48 ; 0x30

ac: e5832000 str r2, [r3]

b0: e3a03312 mov r3, #1207959552 ; 0x48000000

b4: e2833030 add r3, r3, #48 ; 0x30

b8: e3a02030 mov r2, #48 ; 0x30

bc: e5832000 str r2, [r3]

c0: e89da800 ldmia sp, {fp, sp, pc}

000000c4 :

c4: e1a0c00d mov ip, sp

c8: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}

cc: e24cb004 sub fp, ip, #4 ; 0x4

d0: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8

d4: e3a03b02 mov r3, #2048 ; 0x800

d8: e50b3010 str r3, [fp, #-16]

dc: e3a03203 mov r3, #805306368 ; 0x30000000

e0: e50b3014 str r3, [fp, #-20]

e4: e51b2010 ldr r2, [fp, #-16]

e8: e3a03eff mov r3, #4080 ; 0xff0

ec: e283300f add r3, r3, #15 ; 0xf

f0: e1520003 cmp r2, r3

f4: 8a00000a bhi 124

f8: e51b2014 ldr r2, [fp, #-20]

fc: e51b3010 ldr r3, [fp, #-16]

100: e5933000 ldr r3, [r3]

104: e5823000 str r3, [r2]

108: e51b3010 ldr r3, [fp, #-16]

10c: e2833004 add r3, r3, #4 ; 0x4

110: e50b3010 str r3, [fp, #-16]

114: e51b3014 ldr r3, [fp, #-20]

118: e2833004 add r3, r3, #4 ; 0x4

11c: e50b3014 str r3, [fp, #-20]

120: eaffffef b e4

124: e24bd00c sub sp, fp, #12 ; 0xc

128: e89da800 ldmia sp, {fp, sp, pc}

12c: 43434700 cmpmi r3, #0 ; 0x0

130: 4728203a undefined

134: 2029554e eorcs r5, r9, lr, asr #10

138: 2e342e33 mrccs 14, 1, r2, cr4, cr3, {1}

13c: 00000035 andeq r0, r0, r5, lsr r0

Disassembly of section second:

30000000

30000000: e1a0c00d mov ip, sp

30000004: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}

30000008: e24cb004 sub fp, ip, #4 ; 0x4

3000000c: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8

30000010: e3a03456 mov r3, #1442840576 ; 0x56000000

30000014: e2833050 add r3, r3, #80 ; 0x50

30000018: e3a02c01 mov r2, #256 ; 0x100

3000001c: e5832000 str r2, [r3]

30000020: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0

30000024: e50b3010 str r3, [fp, #-16]

30000028: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0

3000002c: e50b3014 str r3, [fp, #-20]

30000030: e3a03456 mov r3, #1442840576 ; 0x56000000

30000034: e2833054 add r3, r3, #84 ; 0x54

30000038: e51b2010 ldr r2, [fp, #-16]

3000003c: e5832000 str r2, [r3]

30000040: e3a03c75 mov r3, #29952 ; 0x7500

30000044: e2833030 add r3, r3, #48 ; 0x30

30000048: e50b3014 str r3, [fp, #-20]

3000004c: e51b3014 ldr r3, [fp, #-20]

30000050: e3530000 cmp r3, #0 ; 0x0

30000054: 0a000003 beq 30000068

30000058: e51b3014 ldr r3, [fp, #-20]

3000005c: e2433001 sub r3, r3, #1 ; 0x1

30000060: e50b3014 str r3, [fp, #-20]

30000064: eafffff8 b 3000004c

30000068: e51b3010 ldr r3, [fp, #-16]

3000006c: e1e03003 mvn r3, r3

30000070: e50b3010 str r3, [fp, #-16]

30000074: eaffffed b 30000030

30000078: 43434700 cmpmi r3, #0 ; 0x0

3000007c: 4728203a undefined

30000080: 2029554e eorcs r5, r9, lr, asr #10

30000084: 2e342e33 mrccs 14, 1, r2, cr4, cr3, {1}

30000088: 00000035 andeq r0, r0, r5, lsr r0

<完结>

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ARM S3C2440A 内存 SDRAM

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