S3C6410，Tiny6410，Mini6410，MoblieDDR内存驱动

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1.       概述

S3C6410内存控制器是采用的PL340内存控制芯片。AMBA APB3.0接口协议规定，可以通过编程将AXI从总线接口和APB主总线接口进行桥接，实现二者总线上的数据的传输。

DRAM控制器可以通过配置兼容SDRAM类型芯片。通过向DRAM控制器中PL340写入内存芯片配置参数，内存时序，来控制内存工作。

DRAM控制器可以直接从SDRAM或DRAM接收一个控制命令。通过将操作命令写入direct_cmd寄存器，操作SDRAM进行对应操作。通过向memc_cmd寄存器写入状态模式命令，使DRAM控制器进入对应的工作模式。例如：向direct_cmd寄存器写入：Prechargeall’，‘Autorefresh’，‘NOP’，and ‘MRS’ 等命令，可以让SDRAM芯片分别执行不同操作，向memc_cmd寄存器写入一些状态命令可以让SDRAM芯片进入’Config’, ‘Ready’, and ‘Low_power’等工作模式。

DRAM控制器支持两种节能模式。当SDRAM处于不活动状态并且持续一定的时钟周期时，DRAM控制器会自动将SDRAM进入预充电节能模式或正常节能模式下以降低系统功耗。当驱动操作DRAM控制器进入对应的STOP（停止），Deep Stop（深度睡眠），Sleep Mode（睡眠）等模式时，SDRAM芯片进入自刷新的节能模式。

l  支持SDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM，DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM类型芯片

l  支持两个内存芯片

l  支持64位的AMBA AXI总线类型

l  支持16位、64位内存总线

n  存储器接口1：支持16位DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM类型芯片

 支持32位DDR SDRAM，Mobile DDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM类型芯片

不支持16位Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM类型芯片

l  地址空间：存储器接口1支持最多2Gb地址空间

l  支持正常节能模式和预充电的节能模式

l  数据传输低延迟特性

l  外部存储器总线优化

l  通过设置SFR寄存器支持选择外部存储器选型

l  通过SFR寄存器配置存储器的时序

l  支持扩展MRS指令集

l  工作电压：存储器接口1:   1.8V，2.5V

2.       SDRAM类型内存接口

DRAM控制器支持最多两个相同类型的内存芯片，每个芯片最大容量256M。所有芯片共享相同引脚（时钟使能引脚和片选引脚除外），如表1-1所示给出了DRAM控制器的外部存储器引脚配置信息。

 

3.       SDRAM初始化

在系统上电后，必须通过软件配置SDRAM接入DRAM控制器并且初始化DRAM控制器，下面给出DDR、MOBILE DDR SDRAM的初始化流程。

a)         向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入NOP工作状态

b)         向mem_cmd寄存器写入0b00，使其进入Prechargeall（整片预充电）工作状态

c)         向mem_cmd寄存器写入0b11，使其进入Autorefresh（自刷新）工作状态

d)         再次向mem_cmd寄存器写入0b11，使其进入Autorefresh（自刷新）工作状态

e)         向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入MRS工作状态，并且地址空间内的EMRS必须置位

f)          再次向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入MRS工作状态，并且地址空间内的MRS必须置位

4.       DRAM寄存器

1)         DRAM控制器状态寄存器（P1MEMSTAT）

 

P1MEMSTAT	位	描述	初始值
保留	[31:9]	-	-
芯片数量	[8:7]	内存控制器支持的芯片最大数量： 01 = 2片 6410只支持2片芯片，初始化为只读的01	01
芯片类型	[6:4]	内存控制器支持的芯片类型： 100 = MSDR/SDR/MDDR/DDR中任一类型	100
芯片位宽	[3:2]	接入内存芯片的位宽： 00 = 16位  01 = 32位 10 = 保留  11 = 保留	01
控制器状态	[1:0]	DRAM控制器状态： 00 = Config配置状态 01 = Ready就绪状态 10 = Pause暂停状态 11 = Low-Power节能状态	00

实际上，读到的有用信息就是Controller Status和Memory width。

2)         DRAM控制器命令寄存器（P1MEMCCMD）

 

P1MEMCCMD	位	描述	初始值
保留	[31:3]	未定义，写入0	-
Memc_cmd	[2:0]	设置内存控制器的工作状态： 000 = Go 001 = sleep 010 = wakeup 011 = Pause 100 = Configure 101~111 = 保留

最开始应该配置为0x4，是处于Configure状态。在配置完所有的DRAM之后，将该寄存器设置为0x0，处于运行状态。

3)         直接命令寄存器（P1DIRECTCMD）

 

P1DIRECTCMD	位	描述	初始值
保留	[31:23]	未定义，写入0
扩展内存命令	[22]	（见下表）
芯片号	[21:20]	映射到外部存储芯片地址的位
命令	[19:18]	具体命令（见下表）
Bank地址	[17:16]	当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的Bank地址位
	[15:14]	未定义，写入0
地址线0~13	[13:0]	当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的内存地址位

用于发送命令到DRAM和访问DRAM中的MRS和EMRS寄存器。通过该寄存器初始化DRAM，先设置为NOP模式，然后设置为PrechargeAll进行充电，然后设置EMRS和MRS寄存器，一般是这么一个流程。具体的要参见你所使用的DRAM的datasheet。

4)         内存配置寄存器（P1MEMCFG）

 

P1MEMCFG	位	描述	初始值
保留	[31:23]	未定义
启动芯片	[22]	使能下面数量的芯片开始执行刷新操作： 00 = 1芯片 01 = 2芯片 10/11 = 保留	00
QoS master位	[20:18]	设置QoS值： 000 = ARID[3:0] 001= ARID[4:1] 010 = ARID[5:2] 011 = ARID[6:3] 100 = ARID[7:4] 101~111 = 保留	000
内存突发访问	[17:15]	在内存读写时，设置突发访问数据的数量： 000 = 突发访问1个数据 001 = 突发访问2个数据 010 = 突发访问4个数据 011 = 突发访问8个数据 100 = 突发访问16个数据 101~111 = 保留 该值必须通过DIRECTORYCMD寄存器，写入到内存的模式寄存器中，并且数据必须匹配	010
Bank地址	[17:16]	当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的Bank地址位
Stop_mem_clock	[14]	当停止芯片时钟，不允许访问内存数据时，置位	0
自动节能	[13]	当该位置位时，芯片自动进入节能状态	0
关闭芯片延迟时间	[12:7]	当关闭内存芯片时，延迟的时钟个数	000000
自动预充电位	[6]	内存地址中自动预充电位的位置： 0 = ADDR[10] 1 = ADDR[8]	0
行地址位数	[5:3]	AXI地址线上的行地址位数： 000 = 11位 001 = 12位 010 = 13位 011 = 14位 100 = 15位 101= 16位	100
列地址位数	[2:0]	AXI地址线上的列地址位数： 000 = 8位 001 = 9位 010 = 10位 011 = 11位 100 = 12位	000

参考DRAM的datasheet。

5)         内存刷新时间寄存器（P1REFRESH）

 

P1REFRESH	位	描述	初始值
	[31:15]	-
刷新时间	[14:0]	内存刷新时钟周期数	0xA60

6)         CAS 延迟寄存器（P1CASLAT）

 

P1CASLAT	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
CAS延迟	[3:1]	列地址选通延迟内存时钟周期数	0xA60
CAS HALF周期	[0]	设置CAS延迟数是否为半个内存时钟周期 0 = 以[3:1]设置数为CAS延迟时钟周期 1 = 以[3:1]设置数的一半为CAS延迟时钟周期	0

参考DRAM的datasheet。

下面13个寄存器用于DRAM操作中所需时间和延时寄存器，具体可以参考PL340文档。

7)         T_DQSS寄存器（P1T_DQSS）

 

P1T_DQSS	位	描述	初始值
	[31:2]	-	-
t_DQSS	[1:0]	写入DQS的时钟周期	1

8)         T_MRD寄存器（P1T_MRD）

 

P1T_MRD	位	描述	初始值
	[31:7]	-	-
t_ MRD	[6:0]	设置模式寄存器命令时间（内存时钟周期为单位）	0x02

9)         T_RAS寄存器（P1T_RAS）

 

P1T_RAS	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RAS	[3:0]	设置行地址选通到预充电操作延迟时间（内存时钟周期为单位）	0x7

10)     T_RC寄存器（P1T_RC）

 

P1T_RC	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RC	[3:0]	设置激活内存Bank x到激活另外一个Bank x操作的延迟时间（内存时钟周期为单位）	0xB

11)     T_RCD寄存器（P1T_RCD）

 

P1T_RCD	位	描述	初始值
	[31:6]	-	-
Scheduled_RCD	[5:3]	设置t_RCD-3	011
t_RCD	[2:0]	设置RAS到CAS操作的最小延迟时间（内存时钟周期为单位）	101

12)     T_RFC寄存器（P1T_RFC）

 

P1T_RFC	位	描述	初始值
	[31:10]	-	-
Scheduled_RFC	[9:5]	设置t_RFC-3	0x10
t_RFC	[4:0]	设置自动刷新命令操作延迟时间（内存时钟周期为单位）	0x12

13)     T_RP寄存器（P1T_RP）

 

P1T_RP	位	描述	初始值
	[31:6]	-	-
Scheduled_RP	[5:3]	设置t_RP-3	011
t_RFC	[2:0]	设置预充电到RAS操作的延迟时间（内存时钟周期为单位）	101

14)     T_RRD寄存器（P1T_RRD）

 

P1T_ RRD	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RRD	[3:0]	设置激活内存Bank x到激活内存Bank y操作的延迟时间（内存时钟周期为单位）	0x2

15)     T_WR寄存器（P1T_WR）

 

P1T_ WR	位	描述	初始值
	[31:3]	-	-
t_WR	[2:0]	设置写入数据到预充电操作的延迟时间（内存时钟周期为单位）	011

16)     T_WTR寄存器（P1T_WTR）

 

P1T_ WTR	位	描述	初始值
	[31:3]	-	-
t_WTR	[2:0]	设置写入数据到读取数据操作的延迟时间（内存时钟周期为单位）	011

17)     T_XP寄存器（P1T_XP）

 

P1T_ XP	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_XP	[7:0]	设置退出关闭电源命令的延迟时间（内存时钟周期为单位）	0x1

18)     T_XSR寄存器（P1T_XSR）

 

P1T_ XSR	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_XSR	[7:0]	设置退出自刷新命令的延迟时间（内存时钟周期为单位）	0xA

19)     T_ESR寄存器（P1T_ESR）

 

P1T_ ESR	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_ESR	[7:0]	设置自刷新命令的延迟时间（内存时钟周期为单位）	0x14

内存初始化代码：

（开发环境为ADS1.2）

MEM_SYS_CFG EQU 0x7e00f120 DMC1_BASE EQU 0x7e001000 INDEX_DMC_MEMC_STATUS EQU 0x0 INDEX_DMC_MEMC_CMD EQU 0x4 INDEX_DMC_DIRECT_CMD EQU 0x08 INDEX_DMC_MEMORY_CFG EQU 0x0c INDEX_DMC_REFRESH_PRD EQU 0x10 INDEX_DMC_CAS_LATENCY EQU 0x14 INDEX_DMC_T_DQSS EQU 0x18 INDEX_DMC_T_MRD EQU 0x1c INDEX_DMC_T_RAS EQU 0x20 INDEX_DMC_T_RC EQU 0x24 INDEX_DMC_T_RCD EQU 0x28 INDEX_DMC_T_RFC EQU 0x2c INDEX_DMC_T_RP EQU 0x30 INDEX_DMC_T_RRD EQU 0x34 INDEX_DMC_T_WR EQU 0x38 INDEX_DMC_T_WTR EQU 0x3c INDEX_DMC_T_XP EQU 0x40 INDEX_DMC_T_XSR EQU 0x44 INDEX_DMC_T_ESR EQU 0x48 INDEX_DMC_MEMORY_CFG2 EQU 0x4C INDEX_DMC_CHIP_0_CFG EQU 0x200 INDEX_DMC_CHIP_1_CFG EQU 0x204 INDEX_DMC_CHIP_2_CFG EQU 0x208 INDEX_DMC_CHIP_3_CFG EQU 0x20C INDEX_DMC_USER_STATUS EQU 0x300 INDEX_DMC_USER_CONFIG EQU 0x304 AREA LOW_INIT, CODE, READONLY ENTRY EXPORT mem_init mem_init ldr r0, =MEM_SYS_CFG ;Memory sussystem address 0x7e00f120 mov r1, #0xd ;Xm0CSn2 = NFCON CS0 设置NAND Flash为存储器 str r1, [r0] ldr r0, =DMC1_BASE ;DMC1 base address 0x7e001000 ; memc_cmd : 010 wake up ; 唤醒内存 ldr r1, =0x04 str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_CMD] ; Refresh period = ((Startup_HCLK / 1000 * DDR_tREFRESH) - 1) / 1000000 -> DDR_tREFRESH 7800 ns ; HCLK = 133MHz ; DDR内存规格规定，电容的电荷存储上限时间为64ms，而刷新操作每次是针对 ; 一行进行的，即每一行的刷新时间为64ms，而内存芯片中一定数量的行 ; 以L-Bank表示（见内存工作原理与物理特性），每个L-Bank有8192行（见内存硬件手册） ; 因此对L-Bank的刷新操作应该在64ms /8192 = 7813us时间内进行一次 ; 而MDDR工作在133MHz时，其一个时钟周期为1/133M，那么一次L-Bank刷新 ; 时间需要7.8us/1/133M个时钟周期，即有下面的公式： ; Refresh_Count = tREFRESH * HCLK(MHz)/1000 ; tREFRESH = 7813 HCLK = 133 Refresh_Count = 1039 ldr r1, = 1039 ; DMC_DDR_REFRESH_PRD str r1, [r0, #INDEX_DMC_REFRESH_PRD] ; CAS_Latency = DDR_CASL<<1 -> DDR_CASL 3 ldr r1, = 6 ; DMC_DDR_CAS_LATENCY str r1, [r0, #INDEX_DMC_CAS_LATENCY] ; t_DQSS (clock cycles) ldr r1, = 1 ; DMC_DDR_t_DQSS str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_DQSS] ; T_MRD (clock cycles) ldr r1, = 2 ; DMC_DDR_t_MRD str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_MRD] ; T_RAS (clock cycles) ldr r1, = 7 ; DMC_DDR_t_RAS str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RAS] ; T_RC Active Bank x to Active Bank x delay(clock cycles) ldr r1, = 10 ; DMC_DDR_t_RC str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RC] ; T_RCD RAS to CAD delay(clock cycles) ldr r1, = 4 ; DMC_DDR_t_RCD ldr r2, = 8 ; DMC_DDR_schedule_RCD orr r1, r1, r2 str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RCD] ; T_RFC AutoRefresh(clock cycles) ldr r1, = 11 ; DMC_DDR_t_RFC ldr r2, = 256 ; DMC_DDR_schedule_RFC orr r1, r1, r2 str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RFC] ; T_RP Precharge to RAS delay(clock cycles) ldr r1, = 4 ; DMC_DDR_t_RP ldr r2, = 8 ; DMC_DDR_schedule_RP orr r1, r1, r2 str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RP] ; T_RRD Active Bank x to Active Bank y delay(clock cycles) ldr r1, = 3 ; DMC_DDR_t_RRD str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RRD] ; T_WR Write to precharge delay(clock cycles) ldr r1, =3 ; DMC_DDR_t_WR str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_WR] ; T_WTR Write to Read delay(clock cycles) ldr r1, = 2 ;DMC_DDR_t_WTR str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_WTR] ; T_XP Exit Power down(clock cycles) ldr r1, = 2 ; DMC_DDR_t_XP str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_XP] ; T_XSR Exit self refresh(clock cycles) ldr r1, = 17 ; DMC_DDR_t_XSR str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_XSR] ; T_ESR SelfRefresh(clock cycles) ldr r1, = 17 ; DMC_DDR_t_ESR str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_ESR] ; Memory Configuration Register ldr r1, = 0x40010012 ; DMC1_MEM_CFG str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMORY_CFG] ldr r1, = 0xb41 ; DMC1_MEM_CFG2 str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMORY_CFG2] ldr r1, = 0x150f8 ; DMC1_CHIP0_CFG str r1, [r0, #INDEX_DMC_CHIP_0_CFG] ldr r1, = 0 ; DMC_DDR_32_CFG str r1, [r0, #INDEX_DMC_USER_CONFIG] ; The follows is according to the Datasheet initialization sequence ;DMC0 DDR Chip 0 configuration direct command reg ldr r1, = 0x0c0000 ; DMC_NOP0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] ;Precharge All ldr r1, = 0 ; DMC_PA0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] ;Auto Refresh 2 time ldr r1, = 0x40000 ; DMC_AR0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] ;MRS ldr r1, = 0xa0000 ; DMC_mDDR_EMR0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] ;Mode Reg ldr r1, = 0x80032 ; DMC_mDDR_MR0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD] ;Enable DMC1 mov r1, #0x0 str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_CMD] check_dmc1_ready ldr r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_STATUS] mov r2, #0x3 and r1, r1, r2 cmp r1, #0x1 bne check_dmc1_ready nop mov pc, lr END

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