前面幾篇文章分別講述了存儲系統的地址線連接方法、存儲芯片的寫屏蔽、存儲系統的擴展，以及SDRAM/DDR的結構和尋址，本文將以ARM芯片s3c2440爲例，從整體上描述一個包含有同時SDRAM、Nor Flash、Nand Flash的存儲系統的設計、工作原理和注意事項。
下面這幅原理圖就是這樣一個完整的存儲系統，主控芯片是三星公司的ARM芯片s3c2440（未畫出，但相關引腳都在圖中的導線上的標號標出），該存儲系統包含了一個SDRAM（HY57V561620），一個Nor Flash（Am29LV160DB）一個Nand Flash（K9F1208）。
由該存儲系統原理圖，我們提出以下幾個問題，並一一解答：
（1）SDRAM芯片和 Nor Flash芯片都連接了ARM芯片的地址線，他們各自在存儲系統中的地址範圍是多少？由什麼決定當前訪問的是哪一個存儲器 ？
（2）如果希望再擴展一個ROM存儲器，如何連線，地址範圍如何確定？
（3）Nand Flash芯片並沒有連接到ARM芯片的地址線，如何尋址？怎樣選中它？
（4）ARM芯片如何知道外接存儲器的位寬，即8位、16位還是32位？
（5）程序代碼可能存儲在Nor Flash中，或者 Nand Flash中，系統啓動時如何知道從哪個存儲器中讀代碼？
1. 首先回答第一個問題，存儲芯片地址範圍的確定。
參考s3c2440的datasheet，我們可以找到該芯片的內存映射表（Memory Map），如下圖：
根據OM[1]和OM[0]引腳的不同，內存映射的方式有細微差別（具體原理在本文後面講述）。但基本可以看出，決定外接存儲器的存儲地址範圍的因素主要是一組引腳 nGCS0[0]~nGCS[7] 。
s3c2440芯片把存儲系統分爲了8個Bank，由nGCS0[0]~nGCS[7] 這8根引腳決定當前訪問的是哪一個Bank對應的存儲器。其中，前6個Bank用於連接ROM或者SRAM（或者類似SRAM接口的存儲器，如Nor Flash）（圖中由SROM標識），而第7和第8個Bank用於連接SDRAM，並且規定由第7個Bank地址作爲SDRAM的起始地址（即0x30000000）。
原理圖中，我已經將決定存儲芯片起始地址的nGCS0x引腳用特殊的亮紅色標記出來了。我們可以看到，SDRAM芯片被連接到第7個Bank中，起始地址爲0x30000000，而Nor Flash被連接到了第0個Bank，起始地址爲0x0000000
2. 再回答第二個問題，如何添加新的存儲芯片？
其實，由第一個問題的解釋，我們基本上就知道該怎麼回答這個問題了。如果添加的是SRAM或者ROM芯片，則自然是將ARM的地址線對應着芯片的地址線進行連接（連接方法在本系列第一篇文章中講過），然後由 nGCS0[0]~nGCS[5] 這6根引腳中，任選一個尚未使用到的Bank，連接到新添加的芯片上，以決定其地址起始。例如下圖，外接一個8位的ROM芯片，片選信號使用 nGCS1，查上面給出的內存映射得知，其起始地址爲 0x08000000：
3. 然後解決第三個問題，Nand Flash芯片是如何選中和訪問的？
首先要了解Nand Flash的芯片原理，它不是直接通過地址線來尋址和訪問的，而是有一套自己的讀寫擦除機制。該原理的介紹網上文章很多，這裏不再贅述。這裏需要說明的是，Nand Flash芯片雖然不需要連接ARM的地址線來尋址，但是額外需要其他的一些引腳來控制對其的訪問，例如圖中的Nand Flash相關的控制引腳說明如下：
對應的，ARM端（s3c2440）也爲Nand Flash的訪問單獨提供這些引腳，正好對應連接，例如Nand Flash片選信號nCE連接到了ARM端的Nand Flash片選引腳nFCE上。當ARM需要訪問Nand Flash時，就會使能這些相關的引腳，比如使能片選（nFCE），這樣就選中了對應的Nand Flash芯片，然後進行讀寫擦除等操作。
4. 下面回答第四個問題，如何配置外接存儲器的位寬？
從s3c2440的datasheet可以找到，有一個寄存器是專門用於配置各個Bank外接存儲器的位寬的，並且配置了該外接存儲器是否使用寫屏蔽（即寫時序中是否分高字節和低字節）（在本系列第2篇文章中有描述），該寄存器說明如下：
那麼，加問一句，爲什麼需要配置這個位寬呢？
舉個例子來說明這個問題吧。
假設 ARM 擴展了兩片16MB的SRAM芯片，每片SRAM芯片爲16位，擴展後，存儲系統爲32位，兩片SRAM片選引腳均連接的是ARM芯片的 nGCS1。
由於每一片芯片都是16MB，兩片的地址增量應該是32MB。因爲2^20=1MB，即0x0100000，那麼32MB的話，應該是0x2000000，又起始地址連接到nGCS1，故地址範圍爲 0x8000000~0x10000000，即這個範圍內的尋址都應該讓nGCS1有效。
由於 nGCS1決定起始地址0x8000000，而nGCS2決定起始地址0x10000000，那麼，如果ARM不知道當前Bank外接的存儲芯片的位寬，就無法計算出當前外接的這個存儲系統的地址範圍，當ARM需要訪問0x10000000地址時，就可能會讓nGCS2有效，從而無法訪問到正確的SRAM芯片了。
5. 下面回答最後一個問題，系統的啓動方式
從s3c2440的datasheet可以知道，系統的啓動方式由 OM[0]和OM[1]引腳的電平決定，即硬件決定。如下圖：
如果 OM[1:0]=00時，系統會選擇從 Nand Flash 中讀取代碼啓動（通過片內的BootSRAM中的啓動程序從Nand Flash中拷貝前4KB的代碼運行，從而啓動整個系統，具體過程網上也有許多文章論述，在此也不再贅述）；如果 OM[1:0]=01或者10，則從0x00000000位置啓動，一般該位置連接的存儲器爲Nor Flash，從而直接從Nor Flash中讀取代碼啓動。
注意回答第一個問題時給出的內存映射圖，不同的啓動方式，內存的映射是不同的，當從Nand Flash啓動時，片上的BootSRAM被映射到了高位地址（0x40000000），而非Nand Flash方式啓動時，則映射到了0x00000000.
到此，整個s3c2440的存儲系統原理就基本說完了。因爲s3c2440非常常用，市面上也有許多基於s3c2440的開發板，故以該芯片作爲核心芯片來展開關於ARM存儲系統原理的討論，其他ARM芯片應該會有着類似的結構和原理，參考本文就應該不難理解了。文中有講得不清楚或者錯誤的地方，歡迎批評指正，留言或者來信[email protected]交流。
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