利用SPD实现嵌入式系统中内存的自动识别和配置

摘要：介绍了内存的SPD规范及其硬件接口类型和数据组织结构，实现了在嵌入式系统中对不同内存的识别与配置，提高了系统的稳定性，方便更换和检测。具体实例详细描述了嵌入式系统中内存的自动配置过程。 关键词：SPD I2C 嵌入式系统 MPC824X 在嵌入式系统设计中经常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和数据。这时用户可以有两种选择：一种是选用合适的内存芯片自己布线，把整个ＳＤＲＡＭ做到嵌入式系统的ＰＣＢ板上，这种方法在小系统中经常采用；另一种就是选用现成的内存条（如笔记本电脑上常用的ＤＩＭＭ内存），现成的内存条不仅容量大，而且由于用量大，价格也相对便宜。另外现成的内存条还节省了ＰＣＢ布线空间，缩小嵌入式系统的内存体积，提高系统的稳定性，方便更换和检测。笔记本内存的型号和种类很多，采购时也可能来自多个厂家。为了使各种内存条在嵌入式系统都能正常使用，就需要系统的ＢＯＯＴ程序能进行自动识别和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）规范正确读取内存参数，另外根据内存参数配置ＳＤＲＡＭ控制器。 图1 数据传输时序 １ ＳＰＤ规范及数据格式 内存的ＳＰＤ规范是ＳＤＲＡＭ控制器参数配置的主要依据，在ＳＰＤ规范中定义了单面或双面ＤＲＡＭ的详细参数，如内存的大小、数据位、行列地址的宽度、逻辑Ｂａｎｋ数和物理Ｂａｎｋ等。这些数据存放在ＥＥＰＲＯＭ芯片中，详细描述了内存条的各种参数。 存放内存参数的是一个两线制的串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，接口类型符合Ｉ２Ｃ协议。Ｉ２Ｃ协议是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的两线制的串行数据传输标准，数据的读写通过一根时钟线和一根数据线实现。数据传输有其严格的格式，一个数据帧由起始位、器件地址、应答位、数据地址、传输数据和结束位构成，可以允许多个器件分主从模式进行传输。其数据传输时序如图１所示。主控制器读写数据的格式如图２所示。 图2 主控制读写数据的格式 内存的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ带有２Ｋｂｉｔ的存储空间，用于存放内存的配置参数，而硬件电路接口是Ｉ２Ｃ接口。要读取内存参数，主控制器必须能按照Ｉ２Ｃ协议进行通信，进行数据的读操作。另外还需知道ＥＥＰＲＯＭ的数据存放格式及其含义。ＳＰＤ规范中对存放的数据进行了详细的说明和定义。以ＰＣ１３３－３３３为例详细说明挑选配置时用到的参数，如表１所示。用户只需把相应地址中的值读出来，对照规范中的说明即可知道内存的详细参数。 表1 PC133-333配置时用到的参数 字节地址 定 义 PC133参数值 备 注 0 厂商使用的字节数 80h 使用了128字节 1 EEPROM存储容量 08h 256字节 2 内存类型 04h SDRAM 3 行地址位数 0ch 12位行地址 4 列地址位数 09h 9位列地址 5 排数 02h 两排 6 数据宽度（低字节） 40h 64位宽度 7 数据宽度（高字节） 00h 　 8 信号电平 01h LVTTL 9 SDRAM最高时钟频率 75h Tclk=7.5ns 10 SDRAM访问时间 54h Tac=5.4nc 11 配置类型 00h 不支持校验纠错 12 刷行率/类型 80h 15.6μs/自刷新 13 最小SDRAM颗粒数据宽度 08h 8位 16 支持地猝发传输长度 8Fh 1,2,4,8 17 逻辑bank数 04h 4banks 18 CAS延迟 06h CL=2,3 23 SDRAM时钟（2的最大指数倍） A0h Tclk=10ns 24 SDRAM访问时间（2的最大指数倍） 60h Tac=6ns 34 输入数据建立时间 15h 1.5ns 35 输入数据保持时间 08h 0.8ns 62 SPD版本号 12h Rev.1.2 其它 不详述（见SPD规范手册） 　 　 ２ 卡的自动识别和配置过程 下面以Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＰＣ８２４ＸＣＰＵ为例介绍内存的识别和配置过程。ＭＰＣ８２４Ｘ是一款功能强大的嵌入式处理器，它由６０３Ｅ核１０７桥构成。１０７桥有很丰富的控制接口模块，如ＳＤＲＡＭ控制器、ＥＰＩＣ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ控制器等，很方便与外围电路接口。嵌入式系统板中数据量很大，至少要用到２５６ＭＢ内存。为了方便各种厂家的内存型号进行混插使用，需要编写内存自动识别和配置程序，把需要配置的数据从ＥＥＰＲＯＭ读出，然后根据ＳＰＤ协议转换成内存的配置参数。这个配置过程必须在系统上电后立即运行，为后面的ＲＴＯＳ运行做准备。内存初始化参数包括行列地址宽度、逻辑Ｂａｎｋ数、物理Ｂａｎｋ的大小。因为ＭＰＣ８２４Ｘ内有Ｉ２Ｃ控制器，所以可以直接与ＳＰＤ连接，通过软件的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程序流程如图３。 相关代码及注释： ／*配置分频系数、模块使能*／ ｍｐｃ１０７＿ｉ２ｃ＿ｓｔａｒｔ(); 　 ／*设置控制器为发送模式*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ ); 　 ／*送器件地址，置写标志*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ０); 　 ／*等待传输结束*／ ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()； 　 ／*送数据地址*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘ０); 　 ／*等待传输结束*／ ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()； 　 ／*再次发送ｓｔａｒｔ位*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ, ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＲＳＴＡ); 　 ／*送器件地址，置读标志*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ１); ／*等待传输结束*／ ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()； 　 ／*发送应答位*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ); 　 ／*做一次假读操作*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ); ／*发送应答*／ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ); 　 ／*读数据*／ ｄａｔａ ＝ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ); 　 ／*配置ＭＣＣＲ寄存器*／ ｓｙｓ１０７ＲｅｇＷｒｉｔｅ(ＭＣＣＲ＿ＡＤＤ,Ｔ＿ＤＡＴＡ); 其它寄存器按此顺序配置。