【ARM裸板】內存控制器、SDRAM基礎與代碼重定位

示例代碼下載

1.CPU如何控制外設？

• CPU控制相應外設的寄存器，有外設控制器發出特定的波形

2.CPU如何選擇寄存器？

• CPU通過內存控制器選擇

3.外設共用地址、數據總線，如何互不干擾？

• 通過片選CS引腳，選擇不同的外設

4.誰控制片選引腳

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• 由芯片手冊得知：當CPU發出地址是0x00000000時 nGCS0爲低電平選擇（有效）
  

5.CPU如何讀寫數據的方向？

• 通過外設芯片的讀寫引腳控制

6.CPU不同位寬設備如何連接並讀取數據【內存控制器】

6.1 連接方式

• 8bit ROM （從A0開始對應連接）
  

• 16bit ROM （A0不接，從A1開始）
  

• 32bit ROM（A0、A1不接，從A2開始）
  

6.2 CPU讀取ROM數據1個字節

• 例如在 地址3上讀取一個字節數據

mov R0.#3
LDRB R1,[R0]

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過程	CPU發出的地址	ROM接收到的地址	ROM返回的數據	內存控制器挑出指定字節送給CPU
8bit	000011	000011	第3個byte	第3個byte
16bit	000011	00001	第1個16bit	根據A0=1，挑出16bit中的第1個byte給CPU（從0byte開始）
32bit	000011	00000	第0個32bit	根據A0 A1=11挑出第3個byte給CPU（從0byte開始）

• 綜上，也就是所有的地址線都會用到，內存控制器根據未接的地址線狀態判斷挑出指定的byte

6.3 CPU讀取ROM數據4個字節

mov R0,#4
LDR R1,[R0]  ;從地址4上取出4個字節

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過程	CPU發出的地址	內存控制器轉發給ROM的地址	ROM返回的數據	內存控制器組裝數據返回給CPU
8bit	000100	000100、000101、000110、000111（共四次）	得到地址4、5、6、7上的byte	組裝給一個32bit數據給CPU
16bit	000100	00010、00011（共兩次）	得到第2、3個16bit	組裝給一個32bit數據給CPU
32bit	000100	0001（共一次）	得到第1個32bit	直接發送給CPU

7.如何根據原理圖確定芯片訪問地址

7.1 方法

• 1.根據片選引腳確定基地址，見4.誰控制片選引腳
• 2.根據芯片所接地址線確定範圍

7.2 Nor Flash確定訪問地址

• 例如Nor Flash芯片：用到A20~A0共21條線
• 地址線21：即可訪問2M內存，0x1FFFFF
• 根據它片選信號爲nGCS0可以得到基地址BASE = 0x00000000
• 其範圍爲BASE+0x0000 0000 ~ BASE+0x001F FFFF，即0x0000 0000 ~ 0x001F FFFF

7.3 Net芯片確定訪問地址

• 例如網卡net芯片：只連接了A2，但是其A0是用來確定16bit（網卡數據線爲16位）中的高8位還是低8位，因此A2 A0
• 根據其片選引腳爲nGCS4，可以得到基地址BASE = 0x2000 0000
• 其範圍爲BASE+0x0000 0000 ~ BASE+0x0000 0101，即0x2000 0000 ~ 0x2000 0005
  

8. Nor Flash時序分析

8.1 MX29LV160 讀數據時序

• Taa：發出地址信號之後多長時間數據有效
• Tce：發出片選信號之後多長時間數據有效
• Toe：發出讀信號之後多長時間數據有效
• Toh：數據保持時間
• Tdf：數據浮動時間
• Trc：讀取週期時間（70ns，即讀取速率最大爲70ns）

8.2 S3C2440 可編程訪問週期時序

• 爲了方便，使得Addr、CS、OE信號同時拉低使能，然後確保Tacc>=70ns，即可滿足Nor Flash的時序
• 則當HCLK=100M,內存控制器週期爲T=10ns，Tacc = 8T即可
  

9.代碼重定位

1.Nand啓動時，一上電，硬件會把前4K數據複製到SRAM
2.CPU從0地址運行

如果程序大於4K，前4K的代碼需要把整個程序讀取出來放到SDRAM【重定位：重新確定程序地址】

9.1 Nor Flash特點

• 可以像內存一樣的讀取
• 不可以像內存一樣直接寫入（寫入有保護）

9.2 Nor直接寫入的結果

• 程序中含有需要修改(寫入)的變量，寫在Nor上，直接修改變量是無效的
• 因此需要重定位，放到SDRAM上

9.3 實驗

• 以Nor Flash 啓動，修改一變量，改變量並不會被修改，即無效

• 以Nand Flash 啓動，修改一變量，改變量會被修改

9.4 程序包含哪幾部分

代碼段text	代碼
數據段data	（一般的全局變量）
只讀數據段rodata	const 全局變量
bss	初值爲0或無初值的全局變量	不保存在bin文件中
comment	註釋	不保存在bin文件中

• bss：是“Block Started bySymbol”的縮寫,意爲“以符號開始的塊”。 BSS是Unix鏈接器產生的未初始化數據段。
  • bss段與註釋段不保存在bin文件中

char g_Char = 'A'; //定義全局變量
const char g_Char2 = 'B'; //只讀全局變量
int g_A = 0; //初值爲0的全局變量
int g_B; //未定義初值的全局變量