第12课.内存控制器与SDRAM

前言

SRAM    静态随机存储器
SROM    静态只读存储器
RAM     随机存储器
ROM     只读存储器
DRAM    动态随机存储器
SDRAM   同步动态随机存储器
NOR FLASH, NAND FLASH    非易失闪存技术

1.内存接口概念

特性

支持大/小端（通过软件选择）
每个BANK的地址空间为128M，总共1GB（8 BANKs）
可编程控制的总线位宽（8/16/32bit），不过BANK0只能选择两种位宽（16/32bit）
总共8个BANK，BANK0-BANK5可以外接ROM,SRAM等，BANK6-BANK7除可以支持ROM, SRAM外还支持SDRAM等
BANK0-BANK6共7个BANK的起始地址是固定的
BANK6，BANK7的地址空间大小是可编程控制的
每个BANK的访问周期均可编程控制
在外接SDRAM时，支持自刷新和省电模式

内存地址分配

存储控制器所接外设

工作方式

CPU对外引出了8根片选信号nGCS~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的设备。这样每个nGCSx对应128M地址空间，每个nGCSx信号总共对应了1GB的地址空间。

对于Nand Flash，在原理图上它的地址线并没有连接到CPU，因此它不参与CPU的统一编址。但它的数据线也接到了数据总线上，为了防止干扰，它也有一个片选信号（CE）。当CPU访问Nand Flash时，Nand Flash控制器才会片选Nand Flash，让其接收数据总线上的数据。

2.不同位宽设备的连接

内部结构

8位位宽    A0接A0，A1-A1，A2-A2...
16位位宽   A1接A0，A2-A1，A3-A2...
32位位宽   A2接A0，A3-A1，A4-A2...

8位位宽    内部结构为8bit
16位位宽   内部结构为两个8bit组合
32位位宽   内部结构为4个8bit组合

工作模式解析

假设CPU执行

mov  r0, #3
ldrb r1, [r0]        
解析：
ldrb：读出一个字节

mov r0, #4
ldr r1, [r0]
解析：读4字节

3.内存接口的时序

其中的参数需要根据外接的设备来进行设置
我们需要设置2440设置其信号满足外接设备的要求

4.Nor Flash

NOR FLASH是 MX29LV160DBTI，2M大小，接在nGCS0，所以基址是0.

Taa    地址信号Taa后数据有效70ns
Tce    片选信号Tce后数据有效70ns
Toe    数据在oe后Toe有效30ns
Toh    数据保持时间0ns
Tdf    在Tdf内数据不稳定，也就是不允许访问其他芯片，30ns
       一般不需要理会这个，因为再次访问的时候，还需要时序前面的Taa
       等到稳定的时候，数据已经稳定了
Trc    读周期时间，最小70ns，也就是速度性能 70ns

为了简单把地址数据(Addresses)，片选信号(CE#)，读信号(OE#)，同时发出，然后让它们都等待70ns(等待信号有效)。对应S3C2440的Nor Flash控制器的读时序图，需要让地址信号A[24:0]、片选信号nGCS、读信号nOE同时发出，保持Tacc大于等于70ns。然后设置读之后的那些时序tdf,toh为0[因为下一次使用会又有片选的70ns

5.寄存器讲解

BANK0~BANK5 只需要设置BWSCON和BANKCONx这两个寄存器
BANK6~BANK7 外接SDRAM时，除BWSCON和BANKCONx还要设置REFRESH, BANKSIZE, MRSRB6, MRSRB7等4个寄存器

BWSCON：总线宽度和等待控制寄存器

解析：
    STx：对于SDRAM，此位为0。对于SRAM，此位为1。
    内存芯片驱动的非常慢，当CPU发出信息后，内存芯片在规定时间内未准备好。此时可以先CPU发出一个等待信号。wait信号是内存芯片向2440CPU发出的

BANKCONx：控制寄存器

解析：
    为什么一上电就能使用NOR FLASH。这里Tacc默认值是111最大为14个时钟，也就是为什么不用设置NOR FLASH就能开机使用。上电的时候使用晶振12M，也就是
tacc=14*Hclk=1/12M*14=1166ns>70ns

解析：
    当选择外接SDRAM时，地址才会被拆分为BANK地址，行地址，列地址。如果不是的话地址会一次性发出去。

REFRESH

BANKSIZE

MRSR

6.SDRAM讲解

SDRAM结构

时序参数

7.代码编写

使用存储控制器去控制NOR FLASH

解析：
    因为NOR FLASH外接在BANK0所以BWSCON无需控制
    将HCLK设置为100MHz，T=1000/100=10ns，Tacc需要大于等于70ns，因此设置Tacc等于101，8个clocks即可。

void bank0_tacc_set(int val)
{
    BANKCON0 = val << 8;    //设置【10:8】
}

使用存储控制器去控制SDRAM

init.h

#ifndef _INIT_H
#define _INIT_H

void sdram_init(void);
int sdram_test(void);

#endif

init.c

#include "s3c2440_soc.h"

void sdram_init(void)
{
	BWSCON   = 0x22000000;
	BANKCON6 = 0x18001;
	BANKCON7 = 0x18001;

	REFRESH  = 0x008404f5;

	BANKSIZE = 0xb1;

	MRSRB6   = 0x20;
	MRSRB7   = 0x20;
}
    //测试SDRAM地址
int sdram_test(void)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)0x30000000;
    int i;

    // write sdram
    for (i = 0; i < 1000; i++)
        p[i] = 0x55;

    // read sdram
    for (i = 0; i < 1000; i++)
        if (p[i] != 0x55)
            return -1;

    return 0;
}