第5章基于ARM7TDMI的S3C44B0X嵌入式微处理器技术

第5章存储器控制器,本章重点:,存储器控制器概述；与存储器有关的功能描述；存储器定时举例；特殊功能寄存器含义；使用NorFlash作为引导ROM的实例；使用SDRAM的实例。,5.1存储器控制器,5.1.1存储器控制器概述S3C44B0X与存储器相关的特性S3C44B0X寻址空间S3C44B0X寻址空间见图5.1。,图5.1S3C44B0X存储器寻址空间,图5.1中，nGCS0nGCS7分别作为bank0bank7的选择信号。图5.1中，从地址0 x01c00000起的4MB的存储器空间，作为特殊功能寄存器使用。这部分存储空间不需要在S3C44B0X片外另外配置存储器芯片，S3C44B0X片内已经提供了这4MB存储器空间的物理实现，可以直接使用，具体用法在后续章节分别说明。S3C44B0X采用存储器与IO端口统一编址的寻址方式，因此nGCS0nGCS7也可以作为选择外设端口的信号使用，如选择网卡、电子盘、USB等。,图5.1中并不要求8个banks对应的存储器（或外设端口）全部安装或物理实现，在较小的系统中，只使用bank0和bank6。bank0使用闪速存储器，存储引导程序等；bank6使用SDRAM，保存机器启动后从电子盘上装入的需要运行的操作系统和应用程序及数据等。参见图5.1，对于bank6和bank7，系统允许只使用bank6，或既使用bank6又使用bank7。在后一种情况下，bank6和bank7应该有相同的存储空间，而bank7的起址，是随着bank6存储空间的不同而改变的，详见表5.1。,表5.1bank6和bank7的地址,5.1.2与存储器有关的功能描述选择大小端数据格式表5.2大小端格式选择在复位期间ENDIAN输入引脚逻辑电平大小端格式选择0小端1大端,确定各bank数据总线的宽度确定bank0数据总线的宽度对于bank0，数据总线宽度允许被配置成81632位中的一种，配置方法见表5.3。表5.3bank0数据总线宽度的确定输入引脚OM1：0逻辑电平bank0（引导ROM）数据总线宽度008位0116位1032位11测试,确定bank1bank7数据总线的宽度bank1bank7数据总线的宽度是可编程的，可以分别设置为81632位中的一种，设置方法详见5.1.4小节。应该在第一次使用bank1bank7之前设定，一般应由引导ROM芯片中的程序进行设定。,可编程的存储器控制器存储器控制器中有13个特殊功能寄存器，可以对它们编程，编程方法详见5.1.4小节。地址总线与存储器bank地址线的连接方法由于数据总线的宽度可以设置为81632位中的一种，因此S3C44B0X的地址总线与存储器bank地址线的连接有三种不同的方法，见表5.4。,表5.4地址总线与存储器bank地址线的连接,大小端、数据总线及存储器单元(见参考书P179-180)SDRAM连接举例【例5.1】S3C44B0X与SDRAM的连接。假定S3C44B0X的bank6实际配置的容量为32MB，数据总线宽度为32位，使用的SDRAM芯片内部构成为4M*16位*2Banks，使用2片，原理图连线见图5.3。,图5.3S3C44B0X与SDRAM芯片的连接,引导ROM连接举例【例5.2】S3C44B0X与引导ROM芯片的连接。假定S3C44B0X的bank0实际配置的容量为8MB，数据总线宽度为16位，使用的EEPROMFlash芯片内部构成为4M*8位，使用2片，原理图连线见图5.4。,图5.4S3C44B0X与引导ROM芯片的连接,5.1.3存储器定时举例ROMSRAM读、写定时举例对某些定时参数设定了具体数值以后，S3C44B0X对ROMSRAM发出的读定时信号见图5.5。（P183）对某些定时参数设定了具体数值以后，S3C44B0X对ROMSRAM发出的写定时信号见图5.6。（P184）外部nWAIT信号对ROMSRAM读、写定时的影响见图5.7。（P185）SDRAM读、写定时,5.1.4存储器控制器特殊功能寄存器（P186-191）存储器控制器13个特殊功能寄存器总线宽度与等待状态控制寄存器该寄存器各位具体含义见表5.10，注意课件的表5.10，相对书本，在表中WS5、WS4、WS3、WS2、WS1行，作了修改。,表5.10总线宽度与等待状态控制寄存器含义,BANKCON0BANKCON5寄存器BANKCON6和BANKCON7寄存器刷新控制寄存器BANKSIZE寄存器SDRAM模式寄存器设置寄存器,对13个存储器控制器寄存器设置参数【例5.3】复位(reset)后对13个存储器控制器寄存器的配置程序。注意必须使用STMIA指令写入13个寄存器。另外，由于涉及到对SDRAM的MRSR（模式寄存器设置寄存器）的配置，以下程序不应该从SDRAM中取出运行，通常程序应在引导ROM中。（P192）,5.2存储器组成实例,5.2.1使用NorFlash作为引导ROM的实例闪存基础知识闪速存储器（flashmemory）是半导体存储器的一种，简称闪存。闪存芯片在断电后仍能保持芯片内信息不丢失，而在正常供电时，系统自身（In_System）可以擦除和写入信息。闪存具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区由系统自身编程（烧写）、擦除等特点。目前常用的闪存主要有两种类型，一种是NorFlash（称为或非型闪存、Nor闪存），另一种是NandFlash（称为与非型闪存、Nand闪存）。,Am29LV160芯片介绍芯片引脚逻辑符号表示见图5.8，芯片引脚信号含义见表5.17。图5.8Am29LV160引脚逻辑符号图,Am29LV160芯片内部功能模块芯片使用单一电源供电，内部有擦除电压发生器和编程电压发生器，产生擦除和编程各自需要的高压。片内命令寄存器可以保存片外送来的命令，由内嵌算法，变成适当的操作。引入的地址线锁存后，经由X和Y译码器，选中存储单元阵列中对应的单元；如果是读操作，读出数据经由数据锁存和IO缓冲器，从DQ15（A-1）DQ0引脚输出。见图5.9(P195),Am29LV160常用命令通过写指定地址和数据命令或命令序列到芯片命令寄存器，使得芯片内部开始指定的操作。表5.19列出了定义的部分常用的合法的寄存器命令序列。写一个不正确的地址和数据，或以不正确的序列写它们，会导致进入复位（reset）。(表见P195)读出数据命令编程命令整片擦除命令,Am29LV160与S3C44B0X连接举例使用Am29LV160闪存芯片，作为引导ROM，与S3C44B0X连接实例见图5.10。图5.10Am29LV160与S3C44B0X连接,5.2.2使用SDRAM的实例SDRAM基础知识SDRAM（SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步动态随机存储器）是在标准DRAM（动态随机存储器）中加入同步控制逻辑，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址、数据和控制信号，使得SDRAM能够与系统工作在相同的频率上。SDRAM芯片由于存储密度大，读、写速度快，支持突发式读、写操作以及相对低廉的价格，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。SDRAM芯片在嵌入式系统中常常作为主存储器（内存、系统存储器）使用。在S3C44B0X组成的系统中，SDRAM常常用作主存，保存需要运行的操作系统、用户程序、数据、堆栈和文字池等，关机以后，内容丢失。,SDRAM内部操作可以分成多个命令，不同的命令是由芯片控制引脚不同的电平决定的。常用的命令有：模式寄存器设置、空操作、Bank激活、读、，详见表5.21。对SDRAM的访问是由一系列的命令完成的。SDRAM内部可以分为多个Banks（体），每个Bank就是一块存储区（或称为一块存储阵列），常见的SDRAM有2个或4个Banks。选择芯片内部某一指定的存储单元，使用的地址可以分为Bank、行、列地址三部分。,SDRAM初始化、常用命令和操作介绍SDRAM初始化模式寄存器设置（MRS）预充电（precharge）自动预充电（autoprecharge）Bank行激活和列地址送出及读（写）突发传输自动刷新与自我刷新,HY57V561620芯片介绍HY57V561620芯片是Hynix公司生产的一种SDRAM芯片，容量为4M*4Banks*16位，即32MB。HY57V561620芯片主要特点：单一的3.30.3V电源；所有引脚与LVTTL接口兼容；所有输入与输出以系统时钟上升沿为基准；使用UDQM、LDQM实现数据屏蔽功能；片内有4个Banks；支持自动刷新和自我刷新；,每64ms有8192个刷新周期；可编程的突发长度和突发类型：对顺序突发传输，传输长度为1，2，4，8或全页；对交替（interleave）突发传输，传输长度为1，2，4，8。行地址到列地址时间Trcd可编程：2个或3个系统时钟周期；读或写突发周期能被命令停止，或能被中断。,HY57V561620芯片引脚芯片引脚逻辑符号表示见图5.11。,HY57V561620芯片内部功能模块HY57V561620芯片内部功能模块见图5.12。（P200）HY57V561620芯片命令真值表HY57V561620芯片命令真值表，见表5.21。（P200）模式寄存器设置命令由存储器控制器控制完成一次突发读操作（突发长度=1）由存储器控制器控制完成一次突发读操作（突发长度=8）,HY57V561620芯片与S3C44B0X连接举例S3C44B0X为SDRAM预留了bank6和bank7的位置，bank6的起址为0 x0c000000，在本例中，选体信号nGCS6nSCS0nRAS0作为SDRAM的片选信号。在系统的引导ROM中要编写初始化存储器控制器寄存器的代码，系统启动后存储器控制器要对SDRAM初始化。图5.1