24 SEMC相关

24.1 SEMC 简介

RT10529使用SEMC外设来管理扩展的存储器，SEMC是Smart External Memory Controller的缩写，译为智能的外部存储控制器。

• 可以用于驱动包括 SRAM、SDRAM、NorFlash、NAND Flash 等类型的存储器以及使用 8080 接口协议（DBI 接口）的显示器和设备。
• SEMC 支持使用 8、16 位的方式访问 SDRAM，最多支持控制 4 个 SDRAM 存储器，每个 SDRAM存储器最大容量为 512Mb（64MByte），支持使用 ARM 内核的 AXI 接口控制SDRAM。

24.2 SEMC 框图剖析

24.2.1 通讯引脚

右侧显示的是 SEMC 与外部多种类型存储设备的连接

• 地址线 SEMC_ADDR 和数据线 SEMC_DA 是所有控制器都共用的

24.2.1.1 SEMC 的片选信号

SEMC 外设把 SDRAM 的控制分成了 Region#0/1/2/3 四个区域

• 控制时每个区域有一个对应的片选信号 CS0/1/2/3
• 每个区域可以连接到一个外部 SDRAM 存储器进行控制
• 当触发访问到某区域时，与之对应的片选信号会使能与其连接的 SDRAM

RT1052 提供了可软件定制信号的引脚 SEMC_CSX0/1/2/3，它们中的任意一个引脚都可以“变形”成 CS1/2/3 中的任意一个信号

• CS0 片选信号只能使用 SEMC_CS0 引脚

24.2.1.2 数据选通信号 DQS

在 RT1052 中包含一个数据选通信号 SEMC_DQS，它是 DDR 类型的 SDRAM 中才有的信号

• 功能主要用来在一个时钟周期内准确地区分出每个传输周期，并便于接收方准确接收数据。
• 它是双向的，在写入时它用来传送由主控芯片发来的 DQS 信号，读取时，则由 SDRAM 芯片生成 DQS向主控发送，完全可以说，它就是数据的同步信号。

RT1052 不支持驱动 DDR 类型的 SDRAM

• 设计硬件时，必须使 RT1052 的这个 SEMC_DQS 引脚悬空
• 在软件配置方面必须开启该引脚的 SION 功能
• 而且要把 SEMC的模块控制寄存器 MCR[DQSMD] 位置 1，即配置为使用 DQS 引脚的读选通信号

24.2.2 存储器控制器

SEMC 外设内部包含有 SDRAM/NOR/SRAM/NAND/8080 设备使用的不同控制器

• 不同的控制器有专用的寄存器用于配置其工作模式。

例如配置 SEMC 通用控制的寄存器主要有 MCR、IOCR、BMCR0/1、IPCR0/1/2、IPCMD 以及 IP-TXDAT/IPRXDAT；

• SDRAM 专用的控制寄存器的为 BR0/1/2/3 以及 SDRAMCR0/1/2/3；
• NAND的专用控制寄存器为 BR4/8 以及 NANDCR0/1/2/3。

24.2.3 IP 命令和 AXI 命令

使用 FlexSPI 外设时，有 IP 命令和 AHB 命令两种方式，SEMC 外设也类似，它支持使用 IP 命令和 AXI 命令控制外部存储器。

• 其中 AXI 是 Advanced eXtensible Interface 的缩写，这是 ARM 公司提出的 AMBA 协议的一部分，是一种高性能、高带宽、低延迟的片内总线。

24.2.4 驱动时钟

控制 SDRAM 时，SEMC的 SEMC_CLK 线的时钟信号是由 SEMC 根时钟 SEMC_CLK_ROOT 提供的

SEMC 根时钟有 3 个可选输入来源：

• PLL2 PFD2：该时钟常规配置为 396MHz，为了 SDRAM 运行更稳定，本开发板把该时钟配置为 316.8MHz。
• PLL3 PFD1：该时钟常规配置为 454.74MHz。
• PERIPH CLK： 这 是 AHB_CLK_ROOT 的 时 钟 源，PERIPH CLK 分 频 后 得 到AHB_CLK_ROOT，SEMC 也可以使用这个时钟源

时钟源经过一个 3 位的分频器，它可对时钟进行 1~8 分频，分频后得到 SEMC 根时钟 SEMC_CLK_ROOT。

24.4 SEMC 初始化配置结构体

SEMC 配置结构体 semc_config_t

/*!
2 * @brief SEMC 配置结构体
3 * busTimeoutCycles: 当 busTimeoutCycles 设置为 0 时 , 总线的超时周期为
4 * 255*1024. 使用其它值时，总线周期为 busTimeoutCycles*1024
5 * cmdTimeoutCycles: 用于设置命令执行超时周期，与 busTimeoutCycles 类似
6 */
7 typedef struct _semc_config_t {
8 semc_dqs_mode_t dqsMode; /*!< Dummy 读选通模式 */
9 uint8_t cmdTimeoutCycles; /*!< 命令执行超时周期 */
10 uint8_t busTimeoutCycles; /*!< 总线超时周期 */
11 semc_axi_queueweight_t queueWeight; /*!< AXI queue weight. */
12 } semc_config_t;

24.4.1 dqsMode

寄存器位 MCR[DQSMD]，它用于选择 DQS 的读选通模式

• 可选值分别为使用内部回环的读选通信号（kSEMC_Loopbackinternal）和从 DQS 引脚得到的读选通信号（kSEMC_Loopbackdqspad）。
• DQS 信号用于接收方更准确地接收数据，应用时需要把它设置成 kSEMC_Loopbackdqspad 才能以高频率的时钟访问 SDRAM

24.4.2 cmdTimeoutCycles

寄存器位 MCR[CTO]，它用于设定命令执行超时周期

• 当 SEMC 命令的执行时间超过该配置值时，可触发 IPCMDERR 和 AXICMDERR 中断。
• 当此成员被赋值为 0 时，超时周期被配置为 2561024 个时钟周期，赋为其它值时被配置为 cmdTimeoutCycles1024。

24.4.3 busTimeoutCycles

寄存器位 MCR[BTO]，它用于设定 AXI 总线超时周期

• 当此成员被赋值为 0 时，超时周期被配置为 2551024 个时钟周期，赋为其它值时被配置为 busTimeoutCycles1024。

24.4.4 queueWeight

寄存器位 BMCR0/1，在 AXI 接口控制器中包含有 Queue A 和 Queue B 两个队列用来缓冲
AXI 访问触发的请求

• queueWeight 就是用于定制 Queue A 和 Queue B 相关的权重配置，本成员本身也是一个结构体类型

1 /*! @brief SEMC AXI queue 权重配置 */
2 typedef struct _semc_axi_queueweight {
3 semc_queuea_weight_t *queueaWeight; /*!< queue a 的权重配置 */
4 semc_queueb_weight_t *queuebWeight; /*!< queue b 的权重配置 */
5 } semc_axi_queueweight_t;
6
7 /*! @brief SEMC AXI queue a 权重配置 */
8 typedef struct _semc_queuea_weight {
9 /*!< queue 0 的 qos 权重配置 */
10 uint32_t qos : 4;
11 /*!< queue 0 的 aging 权重配置 */
12 uint32_t aging : 4;
13 /*!< queue 0 的读 / 写切换（ switch ）权重配置 */
14 uint32_t slaveHitSwith : 8;
15 /*!< queue 0 的读 / 写无切换（ no switch ）权重配置 */
16 uint32_t slaveHitNoswitch : 8;
17 } semc_queuea_weight_t;
18
19 /*! @brief SEMC AXI queue b 权重配置 */
20 typedef struct _semc_queueb_weight {
21 /*!< queue 1 的 qos 权重配置 */
22 uint32_t qos : 4;
23 /*!< queue 1 的 aging 权重配置 */
24 uint32_t aging : 4;
25 /*!< queue 1 的读 / 写切换（ switch ）权重配置 */
26 uint32_t slaveHitSwith : 8;
27 /*!< queue 1 的页碰撞（ page hit ）权重配置 */
28 uint32_t weightPagehit : 8;
29 /*!< queue 1 的 bank 翻转 (bank rotation) 权重 */
30 uint32_t bankRotation : 8;
31 } semc_queueb_weight_t;