【JZ2440笔记】裸机实验使用SDRAM-电子工程世界

一、前言

S3C2440选择Nand启动模式之后，会将Nand Flash的块0前4KB的数据拷贝到片内的4KB SRAM中去，然后PC指针指到SRAM的0地址去顺序向下取指令执行，但是4KB的代码运行空间太小了，所以SRAM的这4KB空间只用来做启动前的一些必要初始化，更大型的代码需要从Nand Flash的其他块中读出来，然后写入到外部的SDRAM中去，PC指针再从片内的SRAM跳到外部SDRAM中去运行程序。JZ2440开发板上的SDRAM是16Mx16bit的，有两片，总共是64MB容量。

二、实验目标

在SRAM中完成关闭看门狗、初始化SDRAM、将main.c代码拷贝到SDRAM中；然后跳到SDRAM中去执行main函数的代码使LED闪烁。

三、硬件连线

SDRAM有数据总线和地址总线，由于有两片SDRAM，1片SDRAM位宽时16位的，两片并行组合起来使用，相当于位宽有32位，所以数据总线第一片连LDATA0到15，第二片连LDATA16到31；地址总线需要错开两位连接，即LADDR0和LADDR1是用不上的，因为两片SDRAM组合之后寻址是4字节对齐的，所以最低两位地址线没有意义。

S3C2440有专门的存储器控制器来操作SDRAM，和STM32单片机的FSMC模块原理是类似的，就是划分了许多段虚拟的内存空间，这些内存空间映射到要控制的存储器内存，我们往这些虚拟的内存地址上面进行数据读写，S3C2440的存储控制器自动完成对外部设备对应的读写操作。

S3C2440的存储器控制器划分为8个Bank，每个Bank映射空间为128MB，8个Bank都可以控制ROM和SRAM类型的存储器，但是只有Bank 6和7可以控制SDRAM。该实验中用Bank 6完成对两个SDRAM的控制。存储控制器涉及到的寄存器如下：

四、程序设计

本实验包含5个源文件，分别如下：

head.S：启动文件，关闭看门狗，初始化SDRAM，拷贝SRAM中的main函数代码到SDRAM中运行。

init.c：包含关闭看门狗，初始化SDRAM和SRAM拷贝数据到SDRAM的C函数代码。

main.c：循环闪烁LED。

sdram.lds：链接脚本，划分代码在bin文件中的存放位置。

Makefile：编译代码。

各个文件内容具体如下：

head.S

@*************************************************************************

@ File：head.S

@ 功能：设置SDRAM，将程序复制到SDRAM，然后跳到SDRAM继续执行

@*************************************************************************

.text

.global _start

_start:

ldr sp, =4096 @设置堆栈,因为要调用C语言函数

bl disable_watch_dog @关WATCH DOG

bl memsetup @初始化SDRAM

bl copy_steppingstone_to_sdram @ 复制代码到SDRAM中

ldr sp, =0x34000000 @设置栈

ldr lr, =halt_loop @设置返回地址

ldr pc, =main @b指令和bl指令只能前后跳转32M的范围，所以这里使用向pc赋值的方法进行跳转

halt_loop:

b halt_loop

init.c

/* WOTCH DOG register */

#define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000)

/* SDRAM regisers */

#define REG_BWSCON (*(volatile unsigned long *)0x48000000)

#define REG_BANKCON6 (*(volatile unsigned long *)0x4800001C)

#define REG_REFRESH (*(volatile unsigned long *)0x48000024)

#define REG_BANKSIZE (*(volatile unsigned long *)0x48000028)

#define REG_MRSRB6 (*(volatile unsigned long *)0x4800002C)

/* SDRAM Start Addr*/

#define SDRAM_START_ADDR 0x30000000

/* main function offset*/

#define MAIN_FUNC_OFFSET 2048

void disable_watch_dog();

void memsetup();

void copy_steppingstone_to_sdram();

/*上电后，WATCH DOG默认是开着的，要把它关掉 */

void disable_watch_dog()

{

WTCON = 0;

}

/* 设置控制SDRAM的寄存器 */

void memsetup()

{

REG_BWSCON = 0x22011110;

REG_BANKCON6 = 0x00018005;

REG_REFRESH = 0x008C07A3;

REG_BANKSIZE = 0x000000B1;

REG_MRSRB6 = 0x00000030;

}

void copy_steppingstone_to_sdram()

{

int i;

unsigned long *p = (unsigned long *)SDRAM_START_ADDR;

unsigned long *pSrc = (unsigned long *)MAIN_FUNC_OFFSET;

for(i = 0; i < (2048 / sizeof(unsigned long)); i++)

{

p[i] = pSrc[i];

}

main.c

#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)0x56000050)

#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000054)

void wait(volatile unsigned long dly)

{

for(; dly > 0; dly--);

}

int main(void)

{

GPFCON = 0x00001500; //将GPF4、GPF5、GPF6设置为输出模式

while(1)

{

GPFDAT = 0x00000000; //亮灯

wait(30000);

GPFDAT = 0x00000070; //灭灯

wait(30000);

}

return 0;

}

sdram.lds

SECTIONS {

firtst 0x00000000 : { head.o init.o}

second 0x30000000 : AT(2048) { main.o }

}

该链接脚本指定了将main.c编译的指令代码放到bin文件的2048地址处，main.c中的代码链接地址是0x30000000，表示main.c中的代码运行的时候应该是位于0x30000000地址处的，也就是SDRAM的起始地址。拷贝main函数是从SRAM的2048地址处拷贝2048个字节到SDRAM的开头处。

Makefile

objs := head.o init.o main.o

sdram.bin : $(objs)

arm-linux-ld -Tsdram.lds -o sdram_elf $^

arm-linux-objcopy -O binary -S sdram_elf $@

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

%.o:%.c

arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<

%.o:%.S

arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<

clean:

rm -f sdram.dis sdram.bin sdram_elf *.o

执行make后得到的反汇编文件sdram.dis如下：

sdram.dis

sdram_elf: file format elf32-littlearm

Disassembly of section firtst:

00000000 <_start>:

0: e3a0da01 mov sp, #4096 ; 0x1000

4: eb000007 bl 28

8: eb00000a bl 38

c: eb00001a bl 7c

10: e3a0d30d mov sp, #872415232 ; 0x34000000

14: e59fe004 ldr lr, [pc, #4] ; 20

18: e59ff004 ldr pc, [pc, #4] ; 24

0000001c :

1c: eafffffe b 1c

20: 0000001c andeq r0, r0, ip, lsl r0

24: 30000034 andcc r0, r0, r4, lsr r0

00000028 :

28: e3a02000 mov r2, #0 ; 0x0

2c: e3a03453 mov r3, #1392508928 ; 0x53000000

30: e5832000 str r2, [r3]

34: e1a0f00e mov pc, lr

00000038 :

38: e3a03422 mov r3, #570425344 ; 0x22000000

3c: e3a00723 mov r0, #9175040 ; 0x8c0000

40: e2833a11 add r3, r3, #69632 ; 0x11000

44: e3a02906 mov r2, #98304 ; 0x18000

48: e3a01312 mov r1, #1207959552 ; 0x48000000

4c: e2833e11 add r3, r3, #272 ; 0x110

50: e2822005 add r2, r2, #5 ; 0x5

54: e2800e7a add r0, r0, #1952 ; 0x7a0

58: e5813000 str r3, [r1]

5c: e2800003 add r0, r0, #3 ; 0x3

60: e3a030b1 mov r3, #177 ; 0xb1

64: e581201c str r2, [r1, #28]

68: e3a02030 mov r2, #48 ; 0x30

6c: e5810024 str r0, [r1, #36]

70: e5813028 str r3, [r1, #40]

74: e581202c str r2, [r1, #44]

78: e1a0f00e mov pc, lr

0000007c :

7c: e3a01f7f mov r1, #508 ; 0x1fc

80: e2811003 add r1, r1, #3 ; 0x3

84: e3a0c203 mov ip, #805306368 ; 0x30000000

88: e3a00b02 mov r0, #2048 ; 0x800

8c: e3a02000 mov r2, #0 ; 0x0

90: e7903102 ldr r3, [r0, r2, lsl #2]

94: e78c3102 str r3, [ip, r2, lsl #2]

98: e2822001 add r2, r2, #1 ; 0x1

9c: e1520001 cmp r2, r1

a0: 9afffffa bls 90

a4: e1a0f00e mov pc, lr

a8: 43434700 cmpmi r3, #0 ; 0x0

ac: 4728203a undefined

b0: 2029554e eorcs r5, r9, lr, asr #10

b4: 2e342e33 mrccs 14, 1, r2, cr4, cr3, {1}

b8: 00000035 andeq r0, r0, r5, lsr r0

Disassembly of section second:

30000000 :

30000000: e24dd004 sub sp, sp, #4 ; 0x4

30000004: e58d0000 str r0, [sp]

30000008: e59d3000 ldr r3, [sp]

3000000c: e3530000 cmp r3, #0 ; 0x0

30000010: 0a000005 beq 3000002c

30000014: e59d3000 ldr r3, [sp]

30000018: e2433001 sub r3, r3, #1 ; 0x1

3000001c: e58d3000 str r3, [sp]

30000020: e59d2000 ldr r2, [sp]

30000024: e3520000 cmp r2, #0 ; 0x0

30000028: 1afffff9 bne 30000014

3000002c: e28dd004 add sp, sp, #4 ; 0x4

30000030: e1a0f00e mov pc, lr

30000034

30000034: e3a02456 mov r2, #1442840576 ; 0x56000000

30000038: e3a03c15 mov r3, #5376 ; 0x1500

3000003c: e92d4070 stmdb sp!, {r4, r5, r6, lr}

30000040: e1a04002 mov r4, r2

30000044: e3a06000 mov r6, #0 ; 0x0

30000048: e3a05070 mov r5, #112 ; 0x70

3000004c: e5823050 str r3, [r2, #80]

30000050: e3a00c75 mov r0, #29952 ; 0x7500

30000054: e2800030 add r0, r0, #48 ; 0x30

30000058: e5846054 str r6, [r4, #84]

3000005c: ebffffe7 bl 30000000

30000060: e3a00c75 mov r0, #29952 ; 0x7500

30000064: e2800030 add r0, r0, #48 ; 0x30

30000068: e5845054 str r5, [r4, #84]

3000006c: ebffffe3 bl 30000000

30000070: eafffff6 b 30000050

30000074: 43434700 cmpmi r3, #0 ; 0x0

30000078: 4728203a undefined

3000007c: 2029554e eorcs r5, r9, lr, asr #10

30000080: 2e342e33 mrccs 14, 1, r2, cr4, cr3, {1}

30000084: 00000035 andeq r0, r0, r5, lsr r0

从反汇编得到的sdram.dis文件中可以看出main函数的链接地址是0x30000034，位于SDRAM区域，wait函数链接地址是30000000也是位于SDRAM区域。在head.S的开头一段汇编代码可以得知，在一系列初始化之后，最终PC被放入了0x30000034这个值，也就是跳到了main函数的开始地址去执行main函数了。

18: e59ff004 ldr pc, [pc, #4] ; 24

0000001c :

1c: eafffffe b 1c

20: 0000001c andeq r0, r0, ip, lsl r0

24: 30000034 andcc r0, r0, r4, lsr r0

经过代码烧录到开发板之后，看到三个LED灯在闪烁，实验成功！

关键字：裸机实验 SDRAM 引用地址：【JZ2440笔记】裸机实验使用SDRAM

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