【ARM學(xué)習(xí)筆記】實驗三：S3C2440A與內(nèi)存SDRAM連接實驗
前文講到了存儲控制器對外引出了8根片選信號線，分別對應(yīng)8個BANK，每個BANK的地址空間大小為128MB，共計1GB的物理尋址空間
在8個BANK中，BANK0占用總線地址0x00000000~0x07FFFFFF，而CPU在上電后會從總線地址0x00000000讀取指令執(zhí)行，只能通過硬件引腳OM1和OM0配置成16bit或32bit的位寬，一般情況下，BANK0都是用來連接Nor Flash作為啟動設(shè)備用的
BANK1~BANK5可以隨意連接具備類內(nèi)存接口的ROM和SRAM，支持8bit，16bit和32bit這3種位寬
BANK6和BANK7則除了連接具備類內(nèi)存接口的ROM和SRAM，還可以用來連接SDRAM，因為BANK6和BANK7多出了幾個特殊接口用來支持SDRAM，同時BANK6和BANK7還支持2塊SDRAM并聯(lián)
實際上，由于Nor Flash和SRAM價格較貴，而且容量較小，所以大多數(shù)開發(fā)板都采用Nand Flash啟動，使用2塊SDRAM并聯(lián)作為內(nèi)存
以百問網(wǎng)的JZ2440v2開發(fā)板為例：
JZ2440v2采用2顆三星K4S561632N SDRAM芯片作為內(nèi)存，單片容量32MB，位寬16bit，兩片組成32bit，不要需要注意的是，并聯(lián)以后存儲管理器會把2片內(nèi)存當(dāng)成獨立的64MB、32bit的一片內(nèi)存對待。
JZ2440v2同時擁有Nor Flash和Nand Flash
以下為JZ2440的SDRAM接線圖：
如上圖，LDATA[31:0]是32根數(shù)據(jù)線，LADDR[26:0]是27根地址線
由于這種型號的SDRAM的行地址的寬度是13，列地址的寬度是9，所以只用到13根地址線，另外LADDR0、LADDR1按照32bit芯片接法是不用接的
另外，除了“高/低字節(jié)數(shù)據(jù)掩碼信號”LnWBE0、LnWBE1、LnWBE2、LnWBE3以及輸入時鐘LSCLK0、LSCLK1不相同外
其他引腳，如：片選引腳LnGCS6，行地址列地址使能LnSRAS、LnSCAS，讀寫控制LnWE，輸入時鐘有效信號LSCKE，都是共用的
另外LADDR[25:24]用于SDRAM內(nèi)部的BANK選擇
使用SDRAM涉及到的寄存器
1.總線寬度和等待控制寄存器（BWSCON）
其寄存器總線地址為0x48000000，用來設(shè)置設(shè)備位寬、WAIT狀態(tài)和UB/LB狀態(tài)，每4位對應(yīng)一個BANK
由于JZ2440使用2塊SDRAM占用BANK6和BANK7，BANK7對應(yīng)的bit[31:28]=0b0010，BANK6對應(yīng)的bit[27:24]=0b0010
第一個0（即bit[31]和bit[27]）表示不使用UB/LB狀態(tài)，第二個0（即bit[30]和bit[26]）表示不使用WAIT狀態(tài)，之后的10（即bit[29:28]和bit[26:2]）表示位寬32bit，其它位不用設(shè)置
故此寄存器的32位的十六進制值為0x22000000
2.BANK控制寄存器（BANKCON6和BANKCON7 ）
BANKCON6的總線地址為0x4800001C，BANKCON7的總線地址為0x48000020，2個BANK只要設(shè)置相同的數(shù)值即可
本例使用三星K4S561632N只需設(shè)置bit[16:15]=0x11和bit[3:0]=0b0101
其中bit[16:15]用來設(shè)置存儲器類型為SDRAM，bit[3:0]用來設(shè)置RAS到CAS的延遲為3個時鐘周期（bit[3:2]）以及列地址數(shù)為9位（bit[1:0]）
所以BANKCON6和BANKCON7兩個寄存器的32位的十六進制值都設(shè)置為0x00018005
3.刷新控制寄存器（REFRESH）
REFRESH的總線地址為0x48000024
本例使用三星K4S561632N只需設(shè)置bit[23]=0x1和bit[19:18]=0b11
另外bit[10:0]用來設(shè)置刷新計數(shù)器Refresh Counter，這個需要根據(jù)Datasheet中的刷新周期來計算
Refresh Counter的計算公式為：2^11 + 1 - SDRAM時鐘頻率（MHz）* SDRAM刷新周期
本例使用三星K4S561632N的關(guān)鍵特性中注明了“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
而此時SDRAM的時鐘頻率等于晶振的12MHz（CPU還未設(shè)置時鐘頻率，此時使用晶振）
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位的十六進制值為0x008C07A3
4.BANK大小寄存器（BANKSIZE ）
BANKSIZE的總線地址為0x48000028
本例使用三星K4S561632N只需設(shè)置bit[7]=0x1、bit[5]=0b1、bit[4]=0b1、bit[2:0]=0b001
其中bit[7]用來設(shè)置允許ARM突發(fā)操作，bit[5]用來設(shè)置SDRAM在掉電模式能使能SCKE 控制，bit[4]用來設(shè)置只在SDRAM 訪問周期期間SCLK 使能，以降低功耗。bit[2:0]用來設(shè)置Bank 6/7 存儲器映射64MB/64MB
所以BANKSIZE寄存器的32位的十六進制值都設(shè)置為0x000000B1
5.SDRAM模式寄存器組寄存器（MRSRB6 和MRSRB7）
MRSRB6的總線地址為0x4800002C，MRSRB7的總線地址為0x48000030，2個BANK只要設(shè)置相同的數(shù)值即可
本例使用三星K4S561632N只需設(shè)置bit[6:4]=0x011
查詢Datasheet可知，此值可設(shè)為0b010（十進制2）或0b011（十進制3）和
本開發(fā)板建議使用0b011
所以MRSRB6 和MRSRB7兩個寄存器的32位的十六進制值都設(shè)置為0x00000030
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【代碼實現(xiàn)】
僅用C語言實現(xiàn)，比較簡單方便
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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 {
first0x00000000 : { head.o sdram.o }
second0x30000000 : AT(0x00000800) { led4.o }
}
.text
.global _start
_start:
ldrsp, =0x00001000
bldisable_watch_dog
blmemsetup
blcopy_2th_to_sdram
ldrsp, =0x34000000
ldrpc, =0x30000000
halt_loop:
bhalt_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 movsp, #4096; 0x1000
4:eb000004 bl1c
8:eb00000a bl38
c:eb00002c blc4
10:e3a0d30d movsp, #872415232; 0x34000000
14:e3a0f203 movpc, #805306368; 0x30000000
00000018
18:eafffffe b18
0000001c
1c:e1a0c00d movip, sp
20:e92dd800 stmdbsp!, {fp, ip, lr, pc}
24:e24cb004 subfp, ip, #4; 0x4
28:e3a02453 movr2, #1392508928; 0x53000000
2c:e3a03000 movr3, #0; 0x0
30:e5823000 strr3, [r2]
34:e89da800 ldmiasp, {fp, sp, pc}
00000038
38:e1a0c00d movip, sp
3c:e92dd800 stmdbsp!, {fp, ip, lr, pc}
40:e24cb004 subfp, ip, #4; 0x4
44:e3a02312 movr2, #1207959552; 0x48000000
48:e3a03422 movr3, #570425344; 0x22000000
4c:e5823000 strr3, [r2]
50:e3a02312 movr2, #1207959552; 0x48000000
54:e282201c addr2, r2, #28; 0x1c
58:e3a03906 movr3, #98304; 0x18000
5c:e2833005 addr3, r3, #5; 0x5
60:e5823000 strr3, [r2]
64:e3a02312 movr2, #1207959552; 0x48000000
68:e2822020 addr2, r2, #32; 0x20
6c:e3a03906 movr3, #98304; 0x18000
70:e2833005 addr3, r3, #5; 0x5
74:e5823000 strr3, [r2]
78:e3a02312 movr2, #1207959552; 0x48000000
7c:e2822024 addr2, r2, #36; 0x24
80:e3a03723 movr3, #9175040; 0x8c0000
84:e2833e7a addr3, r3, #1952; 0x7a0
88:e2833003 addr3, r3, #3; 0x3
8c:e5823000 strr3, [r2]
90:e3a03312 movr3, #1207959552; 0x48000000
94:e2833028 addr3, r3, #40; 0x28
98:e3a020b1 movr2, #177; 0xb1
9c:e5832000 strr2, [r3]
a0:e3a03312 movr3, #1207959552; 0x48000000
a4:e283302c addr3, r3, #44; 0x2c
a8:e3a02030 movr2, #48; 0x30
ac:e5832000 strr2, [r3]
b0:e3a03312 movr3, #1207959552; 0x48000000
b4:e2833030 addr3, r3, #48; 0x30
b8:e3a02030 movr2, #48; 0x30
bc:e5832000 strr2, [r3]
c0:e89da800 ldmiasp, {fp, sp, pc}
000000c4
c4:e1a0c00d movip, sp
c8:e92dd800 stmdbsp!, {fp, ip, lr, pc}
cc:e24cb004 subfp, ip, #4; 0x4
d0:e24dd008 subsp, sp, #8; 0x8
d4:e3a03b02 movr3, #2048; 0x800
d8:e50b3010 strr3, [fp, #-16]
dc:e3a03203 movr3, #805306368; 0x30000000
e0:e50b3014 strr3, [fp, #-20]
e4:e51b2010 ldrr2, [fp, #-16]
e8:e3a03eff movr3, #4080; 0xff0
ec:e283300f addr3, r3, #15; 0xf
f0:e1520003 cmpr2, r3
f4:8a00000a bhi124
f8:e51b2014 ldrr2, [fp, #-20]
fc:e51b3010 ldrr3, [fp, #-16]
100:e5933000 ldrr3, [r3]
104:e5823000 strr3, [r2]
108:e51b3010 ldrr3, [fp, #-16]
10c:e2833004 addr3, r3, #4; 0x4
110:e50b3010 strr3, [fp, #-16]
114:e51b3014 ldrr3, [fp, #-20]
118:e2833004 addr3, r3, #4; 0x4
11c:e50b3014 strr3, [fp, #-20]
120:eaffffef be4
124:e24bd00c subsp, fp, #12; 0xc
128:e89da800 ldmiasp, {fp, sp, pc}
12c:43434700 cmpmir3, #0; 0x0
130:4728203a undefined
134:2029554e eorcsr5, r9, lr, asr #10
138:2e342e33 mrccs14,
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