TQ2440 学习笔记—— 18、存储控制器

（韦东山——嵌入式Linux 应用开发完全手册）

一、S3C2440存储控制器提供了访问外部设备的信号。比如像NAND Flash、SRAM、NOR Flash、网卡等。

特性如下：

  — Little/Big endian (selectable by a software)
       支持小字节序、大字节序（通过软件选择）

  — Address space: 128Mbytes per bank (total 1GB/8 banks)
       每个bank地址空间为128，总共八个，即1GB

  — Programmable access size (8/16/32-bit) for all banks except bank0 (16/32-bit)
       编程控制访问总线位度：8/16/32bit，但bank0只有16/32bit两种选择

  — Total 8 memory banks; Six memory banks for ROM, SRAM, etc. Remaining two memory banks for ROM, SRAM, SDRAM, etc .
       总共八个bank，前6个bank支持ROM，SRAM等，剩下的两个支持ROM，SRAM，SDRAM等

  — Seven fixed memory bank start address
       前七个bank的起始地址是固定的。

  — One flexible memory bank start address and programmable bank size
       bank7有灵活的起始地址和可编程的大小

  — Programmable access cycles for all memory banks
       可编程控制所有bank的访问周期

  — External wait to extend the bus cycles
       外部的wait信号可以延长总线的访问周期

  — Supporting self-refresh and power down mode in SDRAM

       外接SDRAM，支持自刷新和省电模式

8 个ＢＡＮＫ的地址空间如下：

上面为S3C2440存储控制器的地址空间分布图，分别为不是boot from nandflash 和boot from nand flash两种。S3C2440对外引出了27地址线ADDR0~ADDR26的访问范围只有128MB，这是总共8个BANK的每个BANK的大小。其次cpu对外引出了八个片选信号nGCS0~nGCS7。这样总共有1GB的访问空间。

功能部件的寄存器地址范围对照表

存储控制器所接外设的访问地址

二、存储控制器的寄存器使用方法

存储控制器共有13个寄存器，BANK0-BANK5只需要设置BWSCON和BANKCONx两个寄存器，BANK6、BANK7外接SDRAM时，还要设置REFRESH，BANKSIZE，MRSRB6,MRSRB7，等4个寄存器，下面分别说明

1、位宽和等待控制寄存器BWSCON

BWSCON中每四位控制一个BANK，最高4位对应BANK7、接下来4位对应BANK6，依次类推，如下图

STx:启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚，对于SDRAM，此位为0；对于SRAM，此位为1。

WSx:是否使用存储器的WAIT信号，通常设为0.

DWx:设置对应BANK的位宽，0b00对应8位，0b01对应16位，0b10对应32位，0b11表示保留

比较特殊的是BANK0，它没事ST0和WS0，DW0只读，由硬件跳线决定，0b01表示16位，0b10表示32位，BANK0只支持16、32两种位宽

所以可以确定BWSCON寄存器值为：0x22011110

2、BANK控制寄存器BANKCONx(x为0-5)

这些寄存器用来控制BANK0-BANK5外接设备的访问时序，使用默认0x0700即可

3、BANK控制寄存器BANKCONx(x为6-7)

MT[16:15]:设置BANK外接ROM/SRAM还是SDRAM，00=ROM/SRAM，01=保留，10=保留，11=SDRAM

MT=0b00时，与BANKCON0-BANKCON5类似

MT=0b11时，

 Trcd[3:2]:RAS to CAS delay，设为推荐值0b01

SCAN[1:0]:SDRAM的列地址数，本开发板使用的SDRAM列地址数为9，0b00=8位，0b01=9位，0b10=10位

所以本开发板，BANKCON6/7均设为0x00018005

4、刷新控制寄存器REFRESH

REFEN[23]: 0=禁止SDRAM的刷新功能，1=开启SDRAM的刷新功能

TREFMD[22]: SDRAM的刷新模式，0=CBR/Auto Refresh，1=SelfRefresh

Trp[21:20]: SDRAM RAS预充电时间 00=2 clocks，01=3clocks，10=4clocks，11=不支持

Tsrc[19:18]: SDRAM半行周期时间 00=4clocks，01=5clocks，10=6clocks，11=7clocks，SDRAM行周期时间Trc=Tsrc+Trp

Refresh Counter[10:0]: SDRAM刷新计数，刷新时间=(2^11+1-refresh_count)/HCLK，在未使用PLL时，HCLK=晶振频率12MHz，刷新周期为7.8125us

refresh_count=2^11+1-12*7.8125=1955

REFRESH=0x008C0000+1955=0x008C07A3

5、BANKSIZE寄存器

BURST_EN[7]: 0=ARM核禁止突发传输，1=ARM核支持突发传输

SCKE_EN[5]: 0=不使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式，1=使用SCKE信号令SDRAM进入省电模式

SCLK_EN[4]: 0=时刻发出SCLK信号，1=仅在方位SDRAM期间发出SCLK信号

BK76MAP[2:0]: 设置BANK6/7的大小，0b010=128MB/128MB，0b001=64MB/64MB，0b000=32M/32M，0b111=16M/16M，0b110=8M/8M，0b101=4M/4M，0b100=2M/2M

本开发板外接64MB的SDRAM

则本开发板BANKSIZE设为0xB1

6、SDRAM模式设置寄存器MRSRBx(x为6-7)

CL[6:4]: 0b000=1clocks,0b010=2clocks,0b011=3clocks

本开发板取0b011，所以MRSRB6/7取值为0x30

三、存储控制器操作实例：使用SDRAM

从NAND Flash启动CPU时，CPU会通过内部的硬件将NAND Flash开始的4KB数据复制到成为"Steppingstone"的4KB的内部RAM（起始地址为0）中，然后跳到地址0开始执行。

本程序先设置好存储控制器，使外接的SDRAM可用，然后把程序本身从steppingstone复制到SDRAM中，最后跳到SDRAM中执行

head.S：

 @*************************************************************************

 @ File：head.S

 @ 功能：设置SDRAM，将程序复制到SDRAM，然后跳到SDRAM继续执行

 @*************************************************************************


 .equ        MEM_CTL_BASE,       0x48000000        @存储控制器寄存器基址
 .equ        SDRAM_BASE,         0x30000000        @SDRAM起始地址

 .text
 .global _start

 _start:

     bl  disable_watch_dog               @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启

     bl  memsetup                        @ 设置存储控制器

     bl  copy_steppingstone_to_sdram     @ 复制代码到SDRAM中

     ldr pc, =on_sdram                   @ 跳到SDRAM中继续执行

 on_sdram:

     ldr sp, =0x34000000                 @ 设置堆栈

     bl  main

 halt_loop:

     b   halt_loop

 disable_watch_dog:

     @ 往WATCHDOG寄存器写0即可

     mov r1,     #0x53000000

     mov r2,     #0x0

     str r2,     [r1]

     mov pc,     lr      @ 返回


 copy_steppingstone_to_sdram:

     @ 将Steppingstone的4K数据全部复制到SDRAM中去

     @ Steppingstone起始地址为0x00000000，SDRAM中起始地址为0x30000000


     mov r1, #0

     ldr r2, =SDRAM_BASE

     mov r3, #4*1024

 1:

     ldr r4, [r1],#4     @ 从Steppingstone读取4字节的数据，并让源地址加4

     str r4, [r2],#4     @ 将此4字节的数据复制到SDRAM中，并让目地地址加4

     cmp r1, r3          @ 判断是否完成：源地址等于Steppingstone的未地址？

     bne 1b              @ 若没有复制完，继续

     mov pc,     lr      @ 返回


 memsetup:

     @ 设置存储控制器以便使用SDRAM等外设


     mov r1,     #MEM_CTL_BASE       @ 存储控制器的13个寄存器的开始地址

     adrl    r2, mem_cfg_val         @ 这13个值的起始存储地址

     add r3,     r1, #52             @ 13*4 = 54

 1:

     ldr r4,     [r2], #4            @ 读取设置值，并让r2加4

     str r4,     [r1], #4            @ 将此值写入存储控制寄存器，并让r1加4

     cmp r1,     r3                  @ 判断是否设置完所有13个寄存器

     bne 1b                          @ 若没有写成，继续

     mov pc,     lr                  @ 返回



 .align 4

 mem_cfg_val:

     @ 存储控制器13个寄存器的设置值

     .long   0x22011110      @ BWSCON

     .long   0x00000700      @ BANKCON0

     .long   0x00000700      @ BANKCON1

     .long   0x00000700      @ BANKCON2

     .long   0x00000700      @ BANKCON3

     .long   0x00000700      @ BANKCON4

     .long   0x00000700      @ BANKCON5

     .long   0x00018005      @ BANKCON6

     .long   0x00018005      @ BANKCON7

     .long   0x008C07A3      @ REFRESH

     .long   0x000000B1      @ BANKSIZE

     .long   0x00000030      @ MRSRB6

     .long   0x00000030      @ MRSRB7

leds.c

 #define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
 #define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)


 #define GPB5_out (1<<(5*2))
 #define GPB6_out (1<<(6*2))
 #define GPB7_out (1<<(7*2))
 #define GPB8_out (1<<(8*2))

 void  wait(unsigned long dly)
 {
    
      
       for(; dly > 0; dly--);
 for(; dly > 0; dly--);

 }

 int main(void)
 {
    
      
       unsigned long i = 0;   
          
       GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out; // 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出   
          
       while(1){   
          
       wait(30000);   
          
       GPBDAT = (~(i<<5)); // 根据i的值，点亮LED1-4，实现流水灯   
          
       if(++i == 16)   
          
       i = 0;   
          
       }   
       return 0;
 unsigned long i = 0;

 GPBCON = GPB5_out|GPB6_out|GPB7_out|GPB8_out; // 将LED1-4对应的GPB5/6/7/8四个引脚设为输出

 while(1){

 wait(30000);

 GPBDAT = (~(i<<5)); // 根据i的值，点亮LED1-4，实现流水灯

 if(++i == 16)

 i = 0;

 }
 return 0;

 }

最后是Makefile
sdram.bin : head.S  leds.c

arm-linux-gcc  -c -o head.o head.S

arm-linux-gcc -c -o leds.o leds.c

arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 head.o leds.o -o sdram_elf

arm-linux-objcopy -O binary -S sdram_elf sdram.bin

arm-linux-objdump -D -m arm  sdram_elf > sdram.dis

clean:

rm -f   sdram.dis sdram.bin sdram_elf *.o

 
分别汇编head.S和leds.c
连接leds.o和head.o，指定代码段起始地址0x30000000(SDRAM首地址)
最后转换ELF为二进制，导出汇编代码

四、程序从Steppingstone 到SDRAM 的执行过程

实验成功！

可以发现与leds 程序相比，LED闪烁的更慢，原因是外部SDRAM 的性能比内部SDRAM差一些。