S3C2440 SDRAM内存驱动

SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器）也就是通常所说的内存。内存的工作原理、控制时序、及相关控制器的配置方法一直是嵌入式系统学习、开发过程中的一个难点。我们从其硬件的角度来分析其原理，然后再引出SDRAM的驱动编写过程。
内存是代码的执行空间，以PC机为例，程序是以文件的形式保存在硬盘里面的，程序在运行之前先由操作系统装载入内存中，由于内存是RAM（随机访问存储器），可以通过地址去定位一个字节的数据，CPU在执行程序时将PC的值设置为程序在内存中的开始地址，CPU会依次的从内存里取址，译码，执行，在内存没有被初始化之前，内存好比是未建好的房子，是不能读取和存储数据的，因此我们要想让MTOS运行在内存里必须进行内存的初始化。
通用存储设备：
在介绍内存工作原理之前有必要了解下存储设备的存储方式：ROM，RAM
lROM(Read-Only Memory)：只读存储器，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。如：PC里面的BIOS。
lRAM(Random Access Memory)：随机访问存储器，存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。可以理解为，当你给定一个随机有效的访问地址，RAM会返回其存储内容(随机寻址)，它访问速度与地址的无关。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间内随机访问使用的程序。计算机系统里内存地址是一个四字节对齐的地址（32位机），CPU的取指，执行，存储都是通过地址进行的，因此它可以用来做内存。
RAM按照硬件设计的不同，随机存储器又分为DRAM（Dynamic RAM)动态随机存储器和SRAM（Static RAM)静态随机存储器。
lDRAM：它的基本原件是小电容，电容可以在两个极板上短时间内保留电荷，可以通过两极之间有无电压差代表计算机里的0和1，由于电容的物理特性，要定期的为其充电，否则数据会丢失。对电容的充电过程叫做刷新，但是制作工艺较简单，体积小，便于集成化，经常做为计算机里内存制作原件。比如：PC的内存，SDRAM, DDR, DDR2, DDR3等，缺点：由于要定期刷新存储介质，存取速度较慢。
lSRAM：它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。因此其存取速度快，但是体积较大，功耗大，成本高，常用作存储容量不高，但存取速度快的场合，比如CPU的L1 cache，L2cache(一级，二级缓存)，寄存器。

为了满足开发的需要MINI2440在出厂时搭载了三种存储介质：
（1）NOR FLASH（2M）：ROM存储器，通常用来保存BootLoader，引导系统启动
（2）NAND FLASH（256M，型号不一样，Nandflash大小不一样）：保存操作系统映像文件和文件系统
（3）SDRAM（64M）：内存，执行程序
lNORFLASH：它的特点是支持XIP芯片内执行（eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中，也就是说可以随机寻址。NOR FLASH的成本较高。
lNAND FLASH：它能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。其成本较低，不支持XIP。可做嵌入式里的数据存储介质。如：手机存储卡，SD卡等。

1.1.1S3C2440存储器地址段（Bank）

S3C2440对外引出了27根地址线ADDR0~ADDR26，它最多能够寻址128MB，而S3C2440的寻址空间可以达到1GB，这是由于S3C2440将1GB的地址空间分成了8个BANKS（Bank0~Bank7），其中每一个BANK对应一根片选信号线nGCS0~nGCS7，当访问BANKx的时候，nGCSx管脚电平拉低，用来选中外接设备，S3C2440通过8根选信号线和27根地址线，就可以访问1GB。如图2-48所示。


图2-48 S3C2440存储器BANK
如图所示，左侧图对应不使用Nandflash启动时(通过跳线设置)，存储器Bank分布图，通常在这种启动方式里选择Norflash启动，将Norflash焊接在Bank0，系统上电后，CPU从Bank0的开始地址0x00000000开始取指运行。
上图右侧是选择从Nandflash引导启动(通过跳线设置)，系统上电后，CPU会自动将Nandflash里前4K的数据复制到S3C2440内部一个4K大小SRAM类型存储器里（叫做Steppingstone），然后从Steppingstone取指启动。
其中Bank0~Bank5可以焊接ROM或SRAM类型存储器，Bank6~Bank7可以焊接ROM，SRAM，SDRAM类型存储器，也就是说，S3C2440的SDRAM内存应该焊接在Bank6~Bank7上，最大支持内存256M，Bank0~Bank5通常焊接一些用于引导系统启动小容量ROM，具体焊接什么样存储器，多大容量，根据每个开发板生产商不同而不同，比如MINI2440开发板将2M的Norflash焊接在了Bank0上，用于存放系统引导程序Bootloader，将两片32M，16Bit位宽SDRAM内存焊接在Bank6和Bank7上，并联形成64M，32位内存。
由于S3C2440是32位芯片，理论上讲可以达到4GB的寻址范围，除去上述8个BANK用于连接外部设备，还有一部分的地址空间是用于设备特殊功能寄存器，其余地址没有被使用。
表2-14 S3C2440设备寄存器地址空间