S3C6410，Tiny6410，Mini6410，MoblieDDR内存驱动
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http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/6621741
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1. 概述
S3C6410内存控制器是采用的PL340内存控制芯片。AMBA APB3.0接口协议规定，可以通过编程将AXI从总线接口和APB主总线接口进行桥接，实现二者总线上的数据的传输。
DRAM控制器可以通过配置兼容SDRAM类型芯片。通过向DRAM控制器中PL340写入内存芯片配置参数，内存时序，来控制内存工作。
DRAM控制器可以直接从SDRAM或DRAM接收一个控制命令。通过将操作命令写入direct_cmd寄存器，操作SDRAM进行对应操作。通过向memc_cmd寄存器写入状态模式命令，使DRAM控制器进入对应的工作模式。例如：向direct_cmd寄存器写入：Prechargeall’，‘Autorefresh’，‘NOP’，and ‘MRS’ 等命令，可以让SDRAM芯片分别执行不同操作，向memc_cmd寄存器写入一些状态命令可以让SDRAM芯片进入’Config’, ‘Ready’, and ‘Low_power’等工作模式。
DRAM控制器支持两种节能模式。当SDRAM处于不活动状态并且持续一定的时钟周期时，DRAM控制器会自动将SDRAM进入预充电节能模式或正常节能模式下以降低系统功耗。当驱动操作DRAM控制器进入对应的STOP（停止），Deep Stop（深度睡眠），Sleep Mode（睡眠）等模式时，SDRAM芯片进入自刷新的节能模式。
l 支持SDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM，DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM类型芯片
l 支持两个内存芯片
l 支持64位的AMBA AXI总线类型
l 支持16位、64位内存总线
n 存储器接口1：支持16位DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM类型芯片
支持32位DDR SDRAM，Mobile DDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM类型芯片
不支持16位Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM类型芯片
l 地址空间：存储器接口1支持最多2Gb地址空间
l 支持正常节能模式和预充电的节能模式
l 数据传输低延迟特性
l 外部存储器总线优化
l 通过设置SFR寄存器支持选择外部存储器选型
l 通过SFR寄存器配置存储器的时序
l 支持扩展MRS指令集
l 工作电压：存储器接口1: 1.8V，2.5V
2. SDRAM类型内存接口
DRAM控制器支持最多两个相同类型的内存芯片，每个芯片最大容量256M。所有芯片共享相同引脚（时钟使能引脚和片选引脚除外），如表1-1所示给出了DRAM控制器的外部存储器引脚配置信息。
3. SDRAM初始化
在系统上电后，必须通过软件配置SDRAM接入DRAM控制器并且初始化DRAM控制器，下面给出DDR、MOBILE DDR SDRAM的初始化流程。
a) 向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入NOP工作状态
b) 向mem_cmd寄存器写入0b00，使其进入Prechargeall（整片预充电）工作状态
c) 向mem_cmd寄存器写入0b11，使其进入Autorefresh（自刷新）工作状态
d) 再次向mem_cmd寄存器写入0b11，使其进入Autorefresh（自刷新）工作状态
e) 向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入MRS工作状态，并且地址空间内的EMRS必须置位
f) 再次向mem_cmd寄存器写入0b10，使其进入MRS工作状态，并且地址空间内的MRS必须置位
4. DRAM寄存器
1) DRAM控制器状态寄存器（P1MEMSTAT）
| P1MEMSTAT |
位 |
描述 |
初始值 |
| 保留 |
[31:9] |
- |
- |
| 芯片数量 |
[8:7] |
内存控制器支持的芯片最大数量： 01 = 2片 6410只支持2片芯片，初始化为只读的01 |
01 |
| 芯片类型 |
[6:4] |
内存控制器支持的芯片类型： 100 = MSDR/SDR/MDDR/DDR中任一类型 |
100 |
| 芯片位宽 |
[3:2] |
接入内存芯片的位宽： 00 = 16位 01 = 32位 10 = 保留 11 = 保留 |
01 |
| 控制器状态 |
[1:0] |
DRAM控制器状态： 00 = Config配置状态 01 = Ready就绪状态 10 = Pause暂停状态 11 = Low-Power节能状态 |
00 |
实际上，读到的有用信息就是Controller Status和Memory width。
2) DRAM控制器命令寄存器（P1MEMCCMD）
| P1MEMCCMD |
位 |
描述 |
初始值 |
| 保留 |
[31:3] |
未定义，写入0 |
- |
| Memc_cmd |
[2:0] |
设置内存控制器的工作状态： 000 = Go 001 = sleep 010 = wakeup 011 = Pause 100 = Configure 101~111 = 保留 |
|
最开始应该配置为0x4，是处于Configure状态。在配置完所有的DRAM之后，将该寄存器设置为0x0，处于运行状态。
3) 直接命令寄存器（P1DIRECTCMD）
| P1DIRECTCMD |
位 |
描述 |
初始值 |
| 保留 |
[31:23] |
未定义，写入0 |
|
| 扩展内存命令 |
[22] |
（见下表） |
|
| 芯片号 |
[21:20] |
映射到外部存储芯片地址的位 |
|
| 命令 |
[19:18] |
具体命令（见下表） |
|
| Bank地址 |
[17:16] |
当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的Bank地址位 |
|
|
|
[15:14] |
未定义，写入0 |
|
| 地址线0~13 |
[13:0] |
当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的内存地址位 |
|
用于发送命令到DRAM和访问DRAM中的MRS和EMRS寄存器。通过该寄存器初始化DRAM，先设置为NOP模式，然后设置为PrechargeAll进行充电，然后设置EMRS和MRS寄存器，一般是这么一个流程。具体的要参见你所使用的DRAM的datasheet。
4) 内存配置寄存器（P1MEMCFG）
| P1MEMCFG |
位 |
描述 |
初始值 |
| 保留 |
[31:23] |
未定义 |
|
| 启动芯片 |
[22] |
使能下面数量的芯片开始执行刷新操作： 00 = 1芯片 01 = 2芯片 10/11 = 保留 |
00 |
QoS master位 |
[20:18] |
设置QoS值： 000 = ARID[3:0] 001= ARID[4:1] 010 = ARID[5:2] 011 = ARID[6:3] 100 = ARID[7:4] 101~111 = 保留 |
000 |
| 内存突发访问 |
[17:15] |
在内存读写时，设置突发访问数据的数量： 000 = 突发访问1个数据 001 = 突发访问2个数据 010 = 突发访问4个数据 011 = 突发访问8个数据 100 = 突发访问16个数据 101~111 = 保留 该值必须通过DIRECTORYCMD寄存器，写入到内存的模式寄存器中，并且数据必须匹配 |
010 |
| Bank地址 |
[17:16] |
当以MRS或EMRS命令访问时，映射到外部存储器的Bank地址位 |
|
| Stop_mem_clock |
[14] |
当停止芯片时钟，不允许访问内存数据时，置位 |
0 |
| 自动节能 |
[13] |
当该位置位时，芯片自动进入节能状态 |
0 |
| 关闭芯片延迟时间 |
[12:7] |
当关闭内存芯片时，延迟的时钟个数 |
000000 |
| 自动预充电位 |
[6] |
内存地址中自动预充电位的位置： 0 = ADDR[10] 1 = ADDR[8] |
0 |
| 行地址位数 |
[5:3] |
AXI地址线上的行地址位数： 000 = 11位 001 = 12位 010 = 13位 011 = 14位 100 = 15位 101= 16位 |
100 |
| 列地址位数 |
[2:0] |
AXI地址线上的列地址位数： 000 = 8位 001 = 9位 010 = 10位 011 = 11位 100 = 12位 |
000 |
参考DRAM的datasheet。
5) 内存刷新时间寄存器（P1REFRESH）
| P1REFRESH |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:15] |
- |
|
| 刷新时间 |
[14:0] |
内存刷新时钟周期数 |
0xA60 |
6) CAS 延迟寄存器（P1CASLAT）
| P1CASLAT |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:4] |
- |
- |
| CAS延迟 |
[3:1] |
列地址选通延迟内存时钟周期数 |
0xA60 |
| CAS HALF周期 |
[0] |
设置CAS延迟数是否为半个内存时钟周期 0 = 以[3:1]设置数为CAS延迟时钟周期 1 = 以[3:1]设置数的一半为CAS延迟时钟周期 |
0 |
参考DRAM的datasheet。
下面13个寄存器用于DRAM操作中所需时间和延时寄存器，具体可以参考PL340文档。
7) T_DQSS寄存器（P1T_DQSS）
| P1T_DQSS |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:2] |
- |
- |
| t_DQSS |
[1:0] |
写入DQS的时钟周期 |
1 |
8) T_MRD寄存器（P1T_MRD）
| P1T_MRD |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:7] |
- |
- |
| t_ MRD |
[6:0] |
设置模式寄存器命令时间（内存时钟周期为单位） |
0x02 |
9) T_RAS寄存器（P1T_RAS）
| P1T_RAS |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:4] |
- |
- |
| t_RAS |
[3:0] |
设置行地址选通到预充电操作延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0x7 |
10) T_RC寄存器（P1T_RC）
| P1T_RC |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:4] |
- |
- |
| t_RC |
[3:0] |
设置激活内存Bank x到激活另外一个Bank x操作的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0xB |
11) T_RCD寄存器（P1T_RCD）
| P1T_RCD |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:6] |
- |
- |
| Scheduled_RCD |
[5:3] |
设置t_RCD-3 |
011 |
| t_RCD |
[2:0] |
设置RAS到CAS操作的最小延迟时间（内存时钟周期为单位） |
101 |
12) T_RFC寄存器（P1T_RFC）
| P1T_RFC |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:10] |
- |
- |
| Scheduled_RFC |
[9:5] |
设置t_RFC-3 |
0x10 |
| t_RFC |
[4:0] |
设置自动刷新命令操作延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0x12 |
13) T_RP寄存器（P1T_RP）
| P1T_RP |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:6] |
- |
- |
| Scheduled_RP |
[5:3] |
设置t_RP-3 |
011 |
| t_RFC |
[2:0] |
设置预充电到RAS操作的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
101 |
14) T_RRD寄存器（P1T_RRD）
| P1T_ RRD |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:4] |
- |
- |
| t_RRD |
[3:0] |
设置激活内存Bank x到激活内存Bank y操作的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0x2 |
15) T_WR寄存器（P1T_WR）
| P1T_ WR |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:3] |
- |
- |
| t_WR |
[2:0] |
设置写入数据到预充电操作的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
011 |
16) T_WTR寄存器（P1T_WTR）
| P1T_ WTR |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:3] |
- |
- |
| t_WTR |
[2:0] |
设置写入数据到读取数据操作的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
011 |
17) T_XP寄存器（P1T_XP）
| P1T_ XP |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:8] |
- |
- |
| t_XP |
[7:0] |
设置退出关闭电源命令的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0x1 |
18) T_XSR寄存器（P1T_XSR）
| P1T_ XSR |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:8] |
- |
- |
| t_XSR |
[7:0] |
设置退出自刷新命令的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0xA |
19) T_ESR寄存器（P1T_ESR）
| P1T_ ESR |
位 |
描述 |
初始值 |
|
|
[31:8] |
- |
- |
| t_ESR |
[7:0] |
设置自刷新命令的延迟时间（内存时钟周期为单位） |
0x14 |
内存初始化代码：
（开发环境为ADS1.2）
- MEM_SYS_CFG EQU 0x7e00f120
- DMC1_BASE EQU 0x7e001000
- INDEX_DMC_MEMC_STATUS EQU 0x0
- INDEX_DMC_MEMC_CMD EQU 0x4
- INDEX_DMC_DIRECT_CMD EQU 0x08
- INDEX_DMC_MEMORY_CFG EQU 0x0c
- INDEX_DMC_REFRESH_PRD EQU 0x10
- INDEX_DMC_CAS_LATENCY EQU 0x14
- INDEX_DMC_T_DQSS EQU 0x18
- INDEX_DMC_T_MRD EQU 0x1c
- INDEX_DMC_T_RAS EQU 0x20
- INDEX_DMC_T_RC EQU 0x24
- INDEX_DMC_T_RCD EQU 0x28
- INDEX_DMC_T_RFC EQU 0x2c
- INDEX_DMC_T_RP EQU 0x30
- INDEX_DMC_T_RRD EQU 0x34
- INDEX_DMC_T_WR EQU 0x38
- INDEX_DMC_T_WTR EQU 0x3c
- INDEX_DMC_T_XP EQU 0x40
- INDEX_DMC_T_XSR EQU 0x44
- INDEX_DMC_T_ESR EQU 0x48
- INDEX_DMC_MEMORY_CFG2 EQU 0x4C
- INDEX_DMC_CHIP_0_CFG EQU 0x200
- INDEX_DMC_CHIP_1_CFG EQU 0x204
- INDEX_DMC_CHIP_2_CFG EQU 0x208
- INDEX_DMC_CHIP_3_CFG EQU 0x20C
- INDEX_DMC_USER_STATUS EQU 0x300
- INDEX_DMC_USER_CONFIG EQU 0x304
- AREA LOW_INIT, CODE, READONLY
- ENTRY
- EXPORT mem_init
- mem_init
- ldr r0, =MEM_SYS_CFG ;Memory sussystem address 0x7e00f120
- mov r1, #0xd ;Xm0CSn2 = NFCON CS0 设置NAND Flash为存储器
- str r1, [r0]
- ldr r0, =DMC1_BASE ;DMC1 base address 0x7e001000
- ; memc_cmd : 010 wake up
- ; 唤醒内存
- ldr r1, =0x04
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_CMD]
- ; Refresh period = ((Startup_HCLK / 1000 * DDR_tREFRESH) - 1) / 1000000 -> DDR_tREFRESH 7800 ns
- ; HCLK = 133MHz
- ; DDR内存规格规定，电容的电荷存储上限时间为64ms，而刷新操作每次是针对
- ; 一行进行的，即每一行的刷新时间为64ms，而内存芯片中一定数量的行
- ; 以L-Bank表示（见内存工作原理与物理特性），每个L-Bank有8192行（见内存硬件手册）
- ; 因此对L-Bank的刷新操作应该在64ms /8192 = 7813us时间内进行一次
- ; 而MDDR工作在133MHz时，其一个时钟周期为1/133M，那么一次L-Bank刷新
- ; 时间需要7.8us/1/133M个时钟周期，即有下面的公式：
- ; Refresh_Count = tREFRESH * HCLK(MHz)/1000
- ; tREFRESH = 7813 HCLK = 133 Refresh_Count = 1039
- ldr r1, = 1039 ; DMC_DDR_REFRESH_PRD
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_REFRESH_PRD]
- ; CAS_Latency = DDR_CASL<<1 -> DDR_CASL 3
- ldr r1, = 6 ; DMC_DDR_CAS_LATENCY
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_CAS_LATENCY]
- ; t_DQSS (clock cycles)
- ldr r1, = 1 ; DMC_DDR_t_DQSS
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_DQSS]
- ; T_MRD (clock cycles)
- ldr r1, = 2 ; DMC_DDR_t_MRD
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_MRD]
- ; T_RAS (clock cycles)
- ldr r1, = 7 ; DMC_DDR_t_RAS
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RAS]
- ; T_RC Active Bank x to Active Bank x delay(clock cycles)
- ldr r1, = 10 ; DMC_DDR_t_RC
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RC]
- ; T_RCD RAS to CAD delay(clock cycles)
- ldr r1, = 4 ; DMC_DDR_t_RCD
- ldr r2, = 8 ; DMC_DDR_schedule_RCD
- orr r1, r1, r2
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RCD]
- ; T_RFC AutoRefresh(clock cycles)
- ldr r1, = 11 ; DMC_DDR_t_RFC
- ldr r2, = 256 ; DMC_DDR_schedule_RFC
- orr r1, r1, r2
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RFC]
- ; T_RP Precharge to RAS delay(clock cycles)
- ldr r1, = 4 ; DMC_DDR_t_RP
- ldr r2, = 8 ; DMC_DDR_schedule_RP
- orr r1, r1, r2
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RP]
- ; T_RRD Active Bank x to Active Bank y delay(clock cycles)
- ldr r1, = 3 ; DMC_DDR_t_RRD
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_RRD]
- ; T_WR Write to precharge delay(clock cycles)
- ldr r1, =3 ; DMC_DDR_t_WR
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_WR]
- ; T_WTR Write to Read delay(clock cycles)
- ldr r1, = 2 ;DMC_DDR_t_WTR
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_WTR]
- ; T_XP Exit Power down(clock cycles)
- ldr r1, = 2 ; DMC_DDR_t_XP
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_XP]
- ; T_XSR Exit self refresh(clock cycles)
- ldr r1, = 17 ; DMC_DDR_t_XSR
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_XSR]
- ; T_ESR SelfRefresh(clock cycles)
- ldr r1, = 17 ; DMC_DDR_t_ESR
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_T_ESR]
- ; Memory Configuration Register
- ldr r1, = 0x40010012 ; DMC1_MEM_CFG
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMORY_CFG]
- ldr r1, = 0xb41 ; DMC1_MEM_CFG2
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMORY_CFG2]
- ldr r1, = 0x150f8 ; DMC1_CHIP0_CFG
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_CHIP_0_CFG]
- ldr r1, = 0 ; DMC_DDR_32_CFG
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_USER_CONFIG]
- ; The follows is according to the Datasheet initialization sequence
- ;DMC0 DDR Chip 0 configuration direct command reg
- ldr r1, = 0x0c0000 ; DMC_NOP0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- ;Precharge All
- ldr r1, = 0 ; DMC_PA0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- ;Auto Refresh 2 time
- ldr r1, = 0x40000 ; DMC_AR0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- ;MRS
- ldr r1, = 0xa0000 ; DMC_mDDR_EMR0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- ;Mode Reg
- ldr r1, = 0x80032 ; DMC_mDDR_MR0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
- ;Enable DMC1
- mov r1, #0x0
- str r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_CMD]
- check_dmc1_ready
- ldr r1, [r0, #INDEX_DMC_MEMC_STATUS]
- mov r2, #0x3
- and r1, r1, r2
- cmp r1, #0x1
- bne check_dmc1_ready
- nop
- mov pc, lr
- END
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