ARM学习笔记--存储控制器 痛定思痛。 2022-03-26 13:50 271阅读 0赞 摘自:《嵌入式Linux应用开发完全手册》——韦东山 1. S3C2410/S3C2440地地址空间 S3C2410/S3C2440对外引出的27根地址线ADDR0~ADDR26的访问范围只有128MB,那么是如何达到1GB的空间的呢?CPU对外还引出了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接的设备。这样,每个nGCSx对应128MB的地址空间,8个nGCSx信号总共就对应了1GB的地址空间。这8个BANK的地址空间如: [![2229281815549811144.jpg][]][2229281815549811144.jpg] 左边是nGCS0片选的nor flash启动模式下的存储分配图,右边是nand flash启动模式下的存储分配图 S3C2410/S3C2440作为32位的CPU,可以使用的地址范围理论上可达到4GB。除去上述用于连接外设的1GB的地址空间外,还有一部分是CPU内部寄存器的地址,剩下的地址空间没有使用。注意:这里的地址指的是物理地址。 **2、存储控制器与外设的关系** BANK0-BANK5的连接方式类似,BANK6连接SDRAM时复杂一些,CPU提供了一组用于SDRAM的信号。 1) SDRAM时钟有效信号SCLK; 2) SDRAM时钟信号SCLK0/SCLK1; 3) 数据掩码信号DQM0/DQM1/DQM2/DQM3; 4) SDRAM片选信号nSCS0(它与nGCS6是同一引脚的两个功能); 5) SDRAM行地址选通脉冲信号nSRAS; 6) SDRAM列地址选通脉冲信号nSCAS; 7) 写允许信号nWE(它不是专用于SDRAM)。 SDRAM内部是一个存储阵列,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),再指定一个列(Column),就可以准确地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(Logic Bank,下文简称L-Bank),SDRAM一般含有4个逻辑表格(L-BANK) 那么SDRAM的访问步骤为: 1)CPU发出片选信号nSCS0(与nGCS6是同一引脚)有效,选中SDRAM芯片 2)SDRAM有4个L-BANK,需要两个地址信号来选中其中一个,即ADDR24、ADDR25,如下图 [![201004051613381627.jpg][]][201004051613381627.jpg] 3)对被选中的芯片进行同一的行/列(存储单元)寻址 根据SDRAM芯片的列地址线数目设置CPU相关寄存器后,CPU会从32位地址中自动分出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 如上图:行地址、列地址公用地址线ADDR2-ADDR14,使用nSRAS(R=Row)、nSCAS(C=Column)两个信号来区分它们,当 nSRAS信号有效时,ADDR2-ADDR14发出的是行地址,对应地址空间bit\[23:11\],当nSCAS信号有效时,ADDR2-ADDR14 发出的是列地址,对应地址空间bit\[10:2\]。 4)找到存储单元后,被选中的芯片就要进行统一的数据传输。 开发板使用两片16bit的SDRAM芯片并联形成32位的位宽,与CPU的32根数据线DATA0-DATA31相连,BANK6的起始地址位0x30000000,所以SDRAM的访问地址为0x3000\_0000~0x33ff\_ffff,共64MB(2片\*(4\*Bank\*2^22)\*16bit)。 **3、存储控制器的寄存器使用方法** 存储控制器共有13个寄存器,BANK0-BANK5只需要设置BWSCON和BANKCONx两个寄存器,BANK6、BANK7外接SDRAM时,还要设置REFRESH,BANKSIZE,MRSRB6,MRSRB7,等4个寄存器,下面分别说明 1)位宽和等待控制寄存器BWSCON BWSCON中每四位控制一个BANK,最高4位对应BANK7、接下来4位对应BANK6,依次类推,如下图 STx:启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚 WSx:是否使用存储器的WAIT信号 DWx:设置对应BANK的位宽,0b00对应8位,0b01对应16位,0b10对应32位,0b11表示保留 比较特殊的是BANK0,它没事ST0和WS0,DW0只读,由硬件跳线决定,0b01表示16位,0b10表示32位,BANK0只支持16、32两种位宽 所以可以确定BWSCON寄存器值为:0x22011110 ![201004051630425005.jpg][] ![201004051630501504.jpg][] 2)BANK控制寄存器BANKCONx(x为0-5) 这些寄存器用来控制BANK0-BANK5外接设备的访问时序,使用默认0x0700即可 3)BANK控制寄存器BANKCONx(x为6-7) MT\[16:15\]:设置BANK外接ROM/SRAM还是SDRAM,00=ROM/SRAM,01=保留,10=保留,11=SDRAM MT=0b00时,与BANKCON0-BANKCON5类似 MT=0b11时, Trcd\[3:2\]:RAS to CAS delay,设为推荐值0b01 SCAN\[1:0\]:SDRAM的列地址数,本开发板使用的SDRAM列地址数为9,0b00=8位,0b01=9位,0b10=10位 所以本开发板,BANKCON6/7均设为0x00018005 4)刷新控制寄存器REFRESH REFEN\[23\]: 0=禁止SDRAM的刷新功能,1=开启SDRAM的刷新功能 TREFMD\[22\]: SDRAM的刷新模式,0=CBR/Auto Refresh,1=SelfRefresh Trp\[21:20\]: SDRAM RAS预充电时间 00=2 clocks,01=3clocks,10=4clocks,11=不支持 Tsrc\[19:18\]: SDRAM半行周期时间 00=4clocks,01=5clocks,10=6clocks,11=7clocks,SDRAM行周期时间Trc=Tsrc+Trp Refresh Counter\[10:0\]: SDRAM刷新计数,刷新时间=(2^11+1-refresh\_count)/HCLK,在未使用PLL时,HCLK=晶振频率12MHz,刷新周期为7.8125us refresh\_count=2^11+1-12\*7.8125=1955 REFRESH=0x008C0000+1955=0x008C07A3 5)BANKSIZE寄存器 BURST\_EN\[7\]: 0=ARM核禁止突发传输,1=ARM核支持突发传输 SCKE\_EN\[5\]: 0=不使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式,1=使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式 SCLK\_EN\[4\]: 0=时刻发出SCLK信号,1=仅在方位SDRAM期间发出SCLK信号 BK76MAP\[2:0\]: 设置BANK6/7的大小,0b010=128MB/128MB,0b001=64MB/64MB,0b000=32M/32M,0b111=16M/16M,0b110=8M/8M,0b101=4M/4M,0b100=2M/2M 本开发板外接64MB的SDRAM 则本开发板BANKSIZE设为0xB1 6)SDRAM模式设置寄存器MRSRBx(x为6-7) CL\[6:4\]: 0b000=1clocks,0b010=2clocks,0b011=3clocks 本开发板取0b011,所以MRSRB6/7取值为0x30 **二、存储控制器操作实例:使用SDRAM** 从NAND Flash启动CPU时,CPU会通过内部的硬件将NAND Flash开始的4KB数据复制到成为"Steppingstone"的4KB的内部RAM(起始地址为0)中,然后跳到地址0开始执行。 本程序先设置好存储控制器,使外接的SDRAM可用,然后把程序本身从steppingstone复制到SDRAM中,最后跳到SDRAM中执行 @\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* @ File:head.S @ 功能:设置SDRAM,将程序复制到SDRAM,然后跳到SDRAM继续执行 @\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* .equ MEM\_CTL\_BASE, 0x48000000 @存储控制器寄存器基址 .equ SDRAM\_BASE, 0x30000000 @SDRAM起始地址 .text .global \_start \_start: bl disable\_watch\_dog @ 关闭WATCHDOG,否则CPU会不断重启 bl memsetup @ 设置存储控制器 bl copy\_steppingstone\_to\_sdram @ 复制代码到SDRAM中 ldr pc, =on\_sdram @ 跳到SDRAM中继续执行 on\_sdram: ldr sp, =0x34000000 @ 设置堆栈 bl main halt\_loop: b halt\_loop disable\_watch\_dog: @ 往WATCHDOG寄存器写0即可 mov r1, \#0x53000000 mov r2, \#0x0 str r2, \[r1\] mov pc, lr @ 返回 copy\_steppingstone\_to\_sdram: @ 将Steppingstone的4K数据全部复制到SDRAM中去 @ Steppingstone起始地址为0x00000000,SDRAM中起始地址为0x30000000 mov r1, \#0 ldr r2, =SDRAM\_BASE mov r3, \#4\*1024 1: ldr r4, \[r1\],\#4 @ 从Steppingstone读取4字节的数据,并让源地址加4 str r4, \[r2\],\#4 @ 将此4字节的数据复制到SDRAM中,并让目地地址加4 cmp r1, r3 @ 判断是否完成:源地址等于Steppingstone的未地址? bne 1b @ 若没有复制完,继续 mov pc, lr @ 返回 memsetup: @ 设置存储控制器以便使用SDRAM等外设 mov r1, \#MEM\_CTL\_BASE @ 存储控制器的13个寄存器的开始地址 adrl r2, mem\_cfg\_val @ 这13个值的起始存储地址 add r3, r1, \#52 @ 13\*4 = 54 1: ldr r4, \[r2\], \#4 @ 读取设置值,并让r2加4 str r4, \[r1\], \#4 @ 将此值写入存储控制寄存器,并让r1加4 cmp r1, r3 @ 判断是否设置完所有13个寄存器 bne 1b @ 若没有写成,继续 mov pc, lr @ 返回 .align 4 mem\_cfg\_val: @ 存储控制器13个寄存器的设置值 .long 0x22011110 @ BWSCON .long 0x00000700 @ BANKCON0 .long 0x00000700 @ BANKCON1 .long 0x00000700 @ BANKCON2 .long 0x00000700 @ BANKCON3 .long 0x00000700 @ BANKCON4 .long 0x00000700 @ BANKCON5 .long 0x00018005 @ BANKCON6 .long 0x00018005 @ BANKCON7 .long 0x008C07A3 @ REFRESH .long 0x000000B1 @ BANKSIZE .long 0x00000030 @ MRSRB6 .long 0x00000030 @ MRSRB7 leds.c \#defineGPBCON(\*(volatile unsigned long \*)0x56000010) \#defineGPBDAT(\*(volatile unsigned long \*)0x56000014) \#defineGPB5\_out(1<<(5\*2)) \#defineGPB6\_out(1<<(6\*2)) \#defineGPB7\_out(1<<(7\*2)) \#defineGPB8\_out(1<<(8\*2)) void wait(unsigned long dly) \{ for(; dly > 0; dly--); \} int main(void) \{ unsigned long i = 0; GPBCON = GPB5\_out|GPB6\_out|GPB7\_out|GPB8\_out;// 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出 while(1)\{ wait(30000); GPBDAT = (~(i<<5));// 根据i的值,点亮LED1-4,实现流水灯 if(++i == 16) i = 0; \} return 0; \} 最后是Makefile sdram.bin : head.S leds.c arm-linux-gcc -c -o head.o head.S arm-linux-gcc -c -o leds.o leds.c arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 head.o leds.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 sdram.dis sdram.bin sdram\_elf \*.o 分别汇编head.S和leds.c 连接leds.o和head.o,指定代码段起始地址0x30000000(SDRAM首地址) 最后转换ELF为二进制,导出汇编代码 最后效果:(流水灯) [2229281815549811144.jpg]: http://img246.ph.126.net/kryxar0ZN1xs41HusUIzIA==/2229281815549811144.jpg [201004051613381627.jpg]: http://www.sectop.com/upload/2010/4/201004051613381627.jpg [201004051630425005.jpg]: http://www.sectop.com/upload/2010/4/201004051630425005.jpg [201004051630501504.jpg]: http://www.sectop.com/upload/2010/4/201004051630501504.jpg
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