S3C2440的SDRAM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
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