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:
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
#################################################################################################################
【代码实现】
仅用C语言实现,比较简单方便
#################################################################################################################
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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