Part9：内存控制器与SDRAM硬件编程

1 内存接口的概念

以s3c2440为例，看下面该开发板的内存接口图

竟然Nor Flash、网卡、SDRAM(内存)、GPIO、UART这些是统一编址，那有没有“独立编址”的呢？
答：有的，nand flash就是一个典例，它不参与CPU的统一编址，看下图

此外，由第一张图可观察到，这些接口是由CPU发给内存控制器32位addr选择的
那问题来了，对于以上接口，内存控制器怎么根据32位的Addr选择不同的芯片/模块呢？

备注：片选名称、addr范围都是查S3C2440芯片手册和原理图获取的

由上图可观察注意到，一个片选信号选通的地址范围是0x0800,0000，即128M范围。128M=2^(27)，即需要27根地址总线
但是S3C2440是32位的，有32根地址线，那为只用到了27根地址线呢？
答：CPU发出32位地址，而实际内存控制器只用27根地址线而已，其余地址线另有他用，
   而这涉及到不同位宽芯片的连接问题，看下面的第2点分析

2 不同位宽芯片的地址连接

查看S3C2440的原理图，可发现像SDRAM/DM9000/Nor Flash它们并不是都有27根地址线，而只是其中一部分。
因此，这涉及到内存控制怎样寻址不同芯片，或者说，不同位宽的芯片/设备地址连接关系是怎样的？看下图

备注：上面8/16/32bit RAM芯片的连法可查看S3C2440芯片手册，里面有举例说明。限于篇幅，在此就不贴出了
但是，当读取4字节时，8bit/16bit的RAM怎么读取呢？
答：对应8bitRAM，需发出4次访问，如访问地址是0x4,第一次访问0x4,接着地址自动+1，访问0x5，依次类推
	同理，对于16bitRAM，需要发出两次地址信号。第二次会在第一次地址基础上+1再访问，最终内存控制器
	会组装好4字节数据给CPU。
	可见，正如教程说的。CPU是大爷，不关心内存控制器怎么操作。大爷动动嘴，就让内存控制器跑断腿 ：)

最后一个问题，怎么根据确定芯片访问地址
答：1）根据片选信号确定基址
	2）根据芯片所接地址线确定范围
例如，SDRAM(内存)、DM900(网卡)、Nor Flash的访问地址范围如下表

备注一下：SDRAM的地址访问较复杂，下面第4点SDRAM原理和编程时才介绍

3 内存访问时序图

除了地址总线/数据总线，还有其它数据线。例如怎么确定是CPU向SDRAM读数据还是写数据呢？
答：这涉及内存控制时序的问题，还是看图，如下，以可编程访问周期——读时序图为例

补充：1）从左往右理解值，信号的发出顺序。如上面需要读数据时，先发出A[24:0]地址信号，再发出nGCS片选信号，
        最后才发出nOE读使能信号，并等待Tacc时长数据方可读取，而释放信号顺序反过来理解即可。
  2）s3c2440可接不同性能的芯片，这些时间参数就是为满足不同性能芯片可编程设置。
  
上面时间参数如何选择呢？以s3c2440所接的Nor Flash芯片的读时序为例讲解，如下所示

因此，结合Nor Flash和s3c2440的读时序图，可同时发出片选信号、地址信号和读信号，并等待Tacc=70ns即可满足
  Nor Flash这款芯片的读要求。
基于前面文件HCLK=100mHZ，查询s3c2440手册，只需设置BANKCON0里的tacc(即[10:8])即可，如下所示

因为要>=70ns，且HCLK=100mHZ的周期为10ns，故BANKCON0的[10:8]最少为0b101，即5≤val≤7

实验效果：我这边测试时，在[4,7]范围内都是有效的，且流水灯速度越来越慢。至于为啥4时有效，不太清楚，
可能有些误差(我用的是S3C2440的V3版本，Nor Flash型号是MX29LV160DBTI-70G(NOR FLASH))

4 SDRAM原理及硬件编程

对于怎么根据addr访问SDRAM，可看下图的简要解释(注：这里偷个懒，直接截取自韦东山老师的课堂笔记，哈哈)

总的来说，要查看SDRAM芯片手册确定行列地址线数后，再配置s3c2440有关内存控制的寄存器以正确匹配地址拆分，
为此才能正确访问SDRAM，下面根据S3C2440接的EM63A165TS(SDRAM)这款芯片为例，讲解如何配置寄存器

对于EM63A165TS(SDRAM)这款芯片查询可知，列地址需9条列地址线(A0-A8)，BANK地址2条(64M,需Bank0~Bank3)、
行地址线13条(A0-A12)

对于nGCS6这条SDRAM的片选信号，需要设置5个相关的内存控制寄存器，如下所示





OK，只需设置上面5个寄存器即可，代码如下
sdram_init函数

void sdram_init(void)
{
	BWSCON = 0x22000000;

	BANKCON6 = 0x18001;
	BANKCON7 = 0x18001; //可不设置
	
	REFRESH  = 0x8404f5;
	
	BANKSIZE = 0xb1;
	
	MRSRB6   = 0x20;
	MRSRB7   = 0x20; //可不设置
}

sdram_test函数

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;		
}

main.c函数

int main(void)
{
	uart0_init();
 	sdram_init();
 	if (sdram_test() == 0)//测试成功，才执行流水灯
 		led_test();
	return 0;
}

备注：我并没有贴出完整代码，一方面官网有(www.100ask.net)，没必要这里占据篇幅。
           另一方面，重在理解即可。

实验效果：我这里演示是OK的，即测试成功，有流水灯。

总结：
以上就是这篇文章的所有内容，虽然篇幅有点长，但我尽量以图的方式展示了。
主要讲解了内存接口概念、不同位宽芯片的地址连接、内存访问时序图如何看、SDRAM地址拆分和硬件编程。
这些知识很重要，望重视 : )

说明一下，以上内容是基于韦东山老师新1期的“内存控制器及SDRAM”教程里的笔记。
我这里只是重新整理并加以注释总结。更详细的可查看****  (我不做广告，只是尊重版权: )