S3C2440学习笔记存储控制器.docx
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S3C2440学习笔记存储控制器
一、使用存储控制器访问外设的原理
1、S3C2440的地址空间
S3C2440对外引出27根地址线ADDR0-ADDR26,访问范围只有128MB,CPU对外还引出8根片选信号nGCS0-nGCS7,对应BANK0-BANK7,当访问BANKx的地址空间时,nGCSx引脚输出低电平来选中外接设备。
这样每个128MB空间,共8个片选,对应1GB的地址空间。
空间分布图如下:
左边是nGCS0片选的norflash启动模式下的存储分配图,右边是nandflash启动模式下的存储分配图
S3C2440是32位CPU,可以使用的地址范围理论达到4GB,除去上面连接外设的1GB空间外,还有一部分是CPU内部寄存器的地址,剩下的地址空间没有使用。
2、存储控制器与外设的关系
BANK0-BANK5的连接方式类似,BANK6连接SDRAM时复杂一些,SDRAM内部是一个存储阵列,指定一个行,再指定一个列,就可以准确找到所需要的单元格,而SDRAM有4个逻辑表格(L-BANK),下面图为一张L-BANK
那么SDRAM的访问步骤为:
1)CPU发出片选信号nSCS0(与nGCS6是同一引脚)有效,选中SDRAM芯片
2)SDRAM有4个L-BANK,需要两个地址信号来选中其中一个,即ADDR24、ADDR25,如下图
3)对被选中的芯片进行同一的行/列(存储单元)寻址
根据SDRAM芯片的列地址线数目设置CPU相关寄存器后,CPU会从32位地址中自动分出L-BANK选择信号、行地址信号、列地址信号,然后先后发出行地址信号、列地址信号。
L-BANK选择信号在发出行地址信号的同时发出,并维持到列地址信号结束
如上图:
行地址、列地址公用地址线ADDR2-ADDR14,使用nSRAS(R=Row)、nSCAS(C=Column)两个信号来区分它们,当nSRAS信号有效时,ADDR2-ADDR14发出的是行地址,对应地址空间bit[23:
11],当nSCAS信号有效时,ADDR2-ADDR14发出的是列地址,对应地址空间bit[10:
2]。
4)找到存储单元后,被选中的芯片就要进行统一的数据传输。
开发板使用两片16bit的SDRAM芯片并联形成32位的位宽,与CPU的32根数据线DATA0-DATA31相连,BANK6的起始地址位0x30000000
3、存储控制器的寄存器使用方法
存储控制器共有13个寄存器,BANK0-BANK5只需要设置BWSCON和BANKCONx两个寄存器,BANK6、BANK7外接SDRAM时,还要设置REFRESH,BANKSIZE,MRSRB6,MRSRB7,等4个寄存器,下面分别说明
1)位宽和等待控制寄存器BWSCON
BWSCON中每四位控制一个BANK,最高4位对应BANK7、接下来4位对应BANK6,依次类推,如下图
STx:
启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚
WSx:
是否使用存储器的WAIT信号
DWx:
设置对应BANK的位宽,0b00对应8位,0b01对应16位,0b10对应32位,0b11表示保留
比较特殊的是BANK0,它没事ST0和WS0,DW0只读,由硬件跳线决定,0b01表示16位,0b10表示32位,BANK0只支持16、32两种位宽
所以可以确定BWSCON寄存器值为:
0x22011110
2)BANK控制寄存器BANKCONx(x为0-5)
这些寄存器用来控制BANK0-BANK5外接设备的访问时序,使用默认0x0700即可
3)BANK控制寄存器BANKCONx(x为6-7)
MT[16:
15]:
设置BANK外接ROM/SRAM还是SDRAM,00=ROM/SRAM,01=保留,10=保留,11=SDRAM
MT=0b00时,与BANKCON0-BANKCON5类似
MT=0b11时,
Trcd[3:
2]:
RAStoCASdelay,设为推荐值0b01
SCAN[1:
0]:
SDRAM的列地址数,本开发板使用的SDRAM列地址数为9,0b00=8位,0b01=9位,0b10=10位
所以本开发板,BANKCON6/7均设为0x00018005
4)刷新控制寄存器REFRESH
REFEN[23]:
0=禁止SDRAM的刷新功能,1=开启SDRAM的刷新功能
TREFMD[22]:
SDRAM的刷新模式,0=CBR/AutoRefresh,1=SelfRefresh
Trp[21:
20]:
SDRAMRAS预充电时间00=2clocks,01=3clocks,10=4clocks,11=不支持
Tsrc[19:
18]:
SDRAM半行周期时间00=4clocks,01=5clocks,10=6clocks,11=7clocks,SDRAM行周期时间Trc=Tsrc+Trp
RefreshCounter[10:
0]:
SDRAM刷新计数,刷新时间=(2^11+1-refresh_count)/HCLK,在未使用PLL时,HCLK=晶振频率12MHz,刷新周期为7.8125us
refresh_count=2^11+1-12*7.8125=1955
REFRESH=0x008C0000+1955=0x008C07A3
5)BANKSIZE寄存器
BURST_EN[7]:
0=ARM核禁止突发传输,1=ARM核支持突发传输
SCKE_EN[5]:
0=不使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式,1=使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式
SCLK_EN[4]:
0=时刻发出SCLK信号,1=仅在方位SDRAM期间发出SCLK信号
BK76MAP[2:
0]:
设置BANK6/7的大小,0b010=128MB/128MB,0b001=64MB/64MB,0b000=32M/32M,0b111=16M/16M,0b110=8M/8M,0b101=4M/4M,0b100=2M/2M
本开发板外接64MB的SDRAM
则本开发板BANKSIZE设为0xB1
6)SDRAM模式设置寄存器MRSRBx(x为6-7)
CL[6:
4]:
0b000=1clocks,0b010=2clocks,0b011=3clocks
本开发板取0b011,所以MRSRB6/7取值为0x30
二、存储控制器操作实例:
使用SDRAM
从NANDFlash启动CPU时,CPU会通过内部的硬件将NANDFlash开始的4KB数据复制到成为"Steppingstone"的4KB的内部RAM(起始地址为0)中,然后跳到地址0开始执行。
本程序先设置好存储控制器,使外接的SDRAM可用,然后把程序本身从steppingstone复制到SDRAM中,最后跳到SDRAM中执行
head.S:
1.@*************************************************************************
2.
3.@ File:
head.S
4.
5.@ 功能:
设置SDRAM,将程序复制到SDRAM,然后跳到SDRAM继续执行
6.
7.@*************************************************************************
8.
9.
10..equ MEM_CTL_BASE, 0x48000000 @存储控制器寄存器基址
11..equ SDRAM_BASE, 0x30000000 @SDRAM起始地址
12.
13..text
14..global _start
15.
16._start:
17.
18. bl disable_watch_dog @ 关闭WATCHDOG,否则CPU会不断重启
19.
20. bl memsetup @ 设置存储控制器
21.
22. bl copy_steppingstone_to_sdram @ 复制代码到SDRAM中
23.
24. ldr pc, =on_sdram @ 跳到SDRAM中继续执行
25.
26.on_sdram:
27.
28. ldr sp, =0x34000000 @ 设置堆栈
29.
30. bl main
31.
32.halt_loop:
33.
34. b halt_loop
35.
36.disable_watch_dog:
37.
38. @ 往WATCHDOG寄存器写0即可
39.
40. mov r1, #0x53000000
41.
42. mov r2, #0x0
43.
44. str r2, [r1]
45.
46. mov pc, lr @ 返回
47.
48.
49.copy_steppingstone_to_sdram:
50.
51. @ 将Steppingstone的4K数据全部复制到SDRAM中去
52.
53. @ Steppingstone起始地址为0x00000000,SDRAM中起始地址为0x30000000
54.
55.
56. mov r1, #0
57.
58. ldr r2, =SDRAM_BASE
59.
60. mov r3, #4*1024
61.
62.1:
63.
64. ldr r4, [r1],#4 @ 从Steppingstone读取4字节的数据,并让源地址加4
65.
66. str r4, [r2],#4 @ 将此4字节的数据复制到SDRAM中,并让目地地址加4
67.
68. cmp r1, r3 @ 判断是否完成:
源地址等于Steppingstone的未地址?
69.
70. bne 1b @ 若没有复制完,继续
71.
72. mov pc, lr @ 返回
73.
74.
75.memsetup:
76.
77. @ 设置存储控制器以便使用SDRAM等外设
78.
79.
80. mov r1, #MEM_CTL_BASE @ 存储控制器的13个寄存器的开始地址
81.
82. adrl r2, mem_cfg_val @ 这13个值的起始存储地址
83.
84. add r3, r1, #52 @ 13*4 = 54
85.
86.1:
87.
88. ldr r4, [r2], #4 @ 读取设置值,并让r2加4
89.
90. str r4, [r1], #4 @ 将此值写入存储控制寄存器,并让r1加4
91.
92. cmp r1, r3 @ 判断是否设置完所有13个寄存器
93.
94. bne 1b @ 若没有写成,继续
95.
96. mov pc, lr @ 返回
97.
98.
99.
100..align 4
101.
102.mem_cfg_val:
103.
104. @ 存储控制器13个寄存器的设置值
105.
106. .long 0x22011110 @ BWSCON
107.
108. .long 0x00000700 @ BANKCON0
109.
110. .long 0x00000700 @ BANKCON1
111.
112. .long 0x00000700 @ BANKCON2
113.
114. .long 0x00000700 @ BANKCON3
115.
116. .long 0x00000700 @ BANKCON4
117.
118. .long 0x00000700 @ BANKCON5
119.
120. .long 0x00018005 @ BANKCON6
121.
122. .long 0x00018005 @ BANKCON7
123.
124. .long 0x008C07A3 @ REFRESH
125.
126. .long 0x000000B1 @ BANKSIZE
127.
128. .long 0x00000030 @ MRSRB6
129.
130. .long 0x00000030 @ MRSRB7
leds.c
1.#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
2.#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)
3.
4.
5.#define GPB5_out (1<<(5*2))
6.#define GPB6_out (1<<(6*2))
7.#define GPB7_out (1<<(7*2))
8.#define GPB8_out (1<<(8*2))
9.
10.void wait(unsigned long dly)
11.{
12.
13.for(; dly > 0; dly--);
14.
15.}
16.
17.int main(void)
18.{
19.
20.unsigned long i = 0;
21.
22.GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out; // 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出
23.
24.while
(1){
25.
26.wait(30000);
27.
28.GPBDAT = (~(i<<5)); // 根据i的值,点亮LED1-4,实现流水灯
29.
30.if(++i == 16)
31.
32.i = 0;
33.
34.}
35.return 0;
36.
37.}
最后是Makefile
sdram.bin:
head.S leds.c
arm-linux-gcc -c-ohead.ohead.S
arm-linux-gcc-c-oleds.oleds.c
arm-linux-ld-Ttext0x30000000head.oleds.o-osdram_elf
arm-linux-objcopy-Obinary-Ssdram_elfsdram.bin
arm-linux-objdump-D-marm sdram_elf>sdram.dis
clean:
rm-f sdram.dissdram.binsdram_elf*.o
分别汇编head.S和leds.c
连接leds.o和head.o,指定代码段起始地址0x30000000(SDRAM首地址)
最后转换ELF为二进制,导出汇编代码
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- S3C2440 学习 笔记 存储 控制器