【ARM學習筆記】實驗三：S3C2440A與記憶體SDRAM連線實驗
阿新 • • 發佈：2019-02-01
前文講到了儲存控制器對外引出了8根片選訊號線，分別對應8個BANK，每個BANK的地址空間大小為128MB，共計1GB的物理定址空間
在8個BANK中，BANK0佔用匯流排地址0x00000000~0x07FFFFFF，而CPU在上電後會從匯流排地址0x00000000讀取指令執行，只能通過硬體引腳OM1和OM0配置成16bit或32bit的位寬，一般情況下，BANK0都是用來連線Nor Flash作為啟動裝置用的
BANK1~BANK5可以隨意連線具備類記憶體介面的ROM和SRAM，支援8bit，16bit和32bit這3種位寬
BANK6和BANK7則除了連線具備類記憶體介面的ROM和SRAM，還可以用來連線SDRAM，因為BANK6和BANK7多出了幾個特殊介面用來支援SDRAM，同時BANK6和BANK7還支援2塊SDRAM並聯
實際上，由於Nor Flash和SRAM價格較貴，而且容量較小，所以大多數開發板都採用Nand Flash啟動，使用2塊SDRAM並聯作為記憶體
以百問網的JZ2440v2開發板為例：
JZ2440v2採用2顆三星K4S561632N SDRAM晶片作為記憶體，單片容量32MB，位寬16bit，兩片組成32bit，不要需要注意的是，並聯以後儲存管理器會把2片記憶體當成獨立的64MB、32bit的一片記憶體對待。
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根資料線，LADDR[26:0]是27根地址線
由於這種型號的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晶片接法是不用接的
另外，除了“高/低位元組資料掩碼訊號”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，輸入時鐘有效訊號LSCKE，都是共用的
另外LADDR[25:24]用於SDRAM內部的BANK選擇
使用SDRAM涉及到的暫存器
1.匯流排寬度和等待控制暫存器（BWSCON）
其暫存器匯流排地址為0x48000000，用來設定裝置位寬、WAIT狀態和UB/LB狀態，每4位對應一個BANK
由於JZ2440使用2塊SDRAM佔用BANK6和BANK7，BANK7對應的bit[31:28]=0b0010，BANK6對應的bit[27:24]=0b0010
第一個0（即bit[31]和bit[27]）表示不使用UB/LB狀態，第二個0（即bit[30]和bit[26]）表示不使用WAIT狀態，之後的10（即bit[29:28]和bit[26:2]）表示位寬32bit，其它位不用設定
故此暫存器的32位的十六進位制值為0x22000000
2.BANK控制暫存器（BANKCON6和BANKCON7 ）
BANKCON6的匯流排地址為0x4800001C，BANKCON7的匯流排地址為0x48000020，2個BANK只要設定相同的數值即可
本例使用三星K4S561632N只需設定bit[16:15]=0x11和bit[3:0]=0b0101
其中bit[16:15]用來設定儲存器型別為SDRAM，bit[3:0]用來設定RAS到CAS的延遲為3個時鐘週期（bit[3:2]）以及列地址數為9位（bit[1:0]）
所以BANKCON6和BANKCON7兩個暫存器的32位的十六進位制值都設定為0x00018005
3.重新整理控制暫存器（REFRESH）
REFRESH的匯流排地址為0x48000024
本例使用三星K4S561632N只需設定bit[23]=0x1和bit[19:18]=0b11
另外bit[10:0]用來設定重新整理計數器Refresh Counter，這個需要根據Datasheet中的重新整理週期來計算
Refresh Counter的計算公式為：2^11 + 1 - SDRAM時鐘頻率（MHz）* SDRAM重新整理週期
本例使用三星K4S561632N的關鍵特性中註明了“64ms refresh period (8K Cycle)”，意思是64毫秒重新整理8K次（8192次），算得重新整理週期=64ms/8192=7.8125μm
而此時SDRAM的時鐘頻率等於晶振的12MHz（CPU還未設定時鐘頻率，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]，所以重新整理控制暫存器的32位的十六進位制值為0x008C07A3
4.BANK大小暫存器（BANKSIZE ）
BANKSIZE的匯流排地址為0x48000028
本例使用三星K4S561632N只需設定bit[7]=0x1、bit[5]=0b1、bit[4]=0b1、bit[2:0]=0b001
其中bit[7]用來設定允許ARM突發操作，bit[5]用來設定SDRAM在掉電模式能使能SCKE 控制，bit[4]用來設定只在SDRAM 訪問週期期間SCLK 使能，以降低功耗。bit[2:0]用來設定Bank 6/7 儲存器對映64MB/64MB
所以BANKSIZE暫存器的32位的十六進位制值都設定為0x000000B1
5.SDRAM模式暫存器組暫存器（MRSRB6 和MRSRB7）
MRSRB6的匯流排地址為0x4800002C，MRSRB7的匯流排地址為0x48000030，2個BANK只要設定相同的數值即可
本例使用三星K4S561632N只需設定bit[6:4]=0x011
查詢Datasheet可知，此值可設為0b010（十進位制2）或0b011（十進位制3）和
本開發板建議使用0b011
所以MRSRB6 和MRSRB7兩個暫存器的32位的十六進位制值都設定為0x00000030
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【程式碼實現】
僅用C語言實現，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 { 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_loopvoid 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; 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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
<完結>