ARM開發步步深刻之SDRAM編程示例

實驗目的：改變「點燈大法」的執行地點，從NandFlash的Steppingstone轉到SDRAM中執行，藉此掌握存儲控制器的使用。

　　實驗環境及說明：恆頤S3C2410開發板H2410。H2410核心板擴展有64MB的SDRAM，用於設置程序堆棧和存放各類變量。SDRAM選用了兩片三星公司的K4S561632(4M*16bit*4BANK)，兩片拼成32位數據寬度的SDRAM存儲系統，並映射到S3C2410的SROM/SDRAM的BANK6，地址範圍是0x30000000~0x33FFFFFF。

　　實驗思路：開發板上電啓動後，自動將NandFlash開始的4K數據複製到SRAM中，而後跳轉到0地址開始 執行，而後初始化存儲控制器，把程序自己從SRAM中複製到SDRAM中，最後跳轉到SDRAM中運行。故問題的關鍵是SDRAM的初始化，根據 S3C2410的Datasheet，要使用SDRAM，就需配置存儲控制器的13個寄存器。

　　知識掌握：SDRAM和13個存儲控制器的寄存器。

　　1、SDRAM：

　　CPU提供了一組用於SDRAM的信號：SDRAM時鐘有效信號SCKE；SDRAM時鐘信號 SCLK0/SCLK1；數據掩碼信號DQM0/DQM1/DQM2/DQM3；SDRAM片選信號nGCS0(與nGCS6是同一引腳的兩個功 能)；SDRAM行地址選通脈衝信號nSRAS；SDRAM列地址選通脈衝信號nSCAS；寫容許信號nWE(不是SDRAM專用的)；

　　★SDRAM結構：SDRAM的內部是一個存儲陣列，檢索時先指定一個行，再指定一個列，就能夠準確地找到所須要的單元格，這就是SDRAM尋址的基本原理；單元格被稱爲存儲單元，表格就是邏輯BANK，SDRAM通常含有4個邏輯BANK。

　　★SDRAM的訪問：SDRAM片選信號nGCS0有效；邏輯BANK選擇；對選中的芯片進行統一的行/列尋 址；CPU會從32位的地址中自動分出 邏輯BANK選擇信號、行地址信號、列地址信號，而後前後發出行地址信號、列地址信號，邏輯BANK選擇信號在發出行地址信號的同時發出，並維持到列地址 信號結束；找到了存儲單元后，被選中的芯片就要進行統一的數據傳輸了。

　　2、存儲控制器的寄存器：

　　★BWSCON(Bus width & wait status control register，總線位寬和等待狀態控制寄存器):此寄存器用於配置BANK0~BANK7的位寬和狀態控制，每一個BANK用4位來配置，分別是：

　　● ST(啓動/禁止SDRAM的數據掩碼引腳。對於SDRAM，此位置0；對於SRAM，此位置1)

　　● WS(是否使用存儲器的WAIT信號，一般置0爲不使用)

　　● DW(兩位，設置位寬。此板子的SDRAM是32位，故將DW6設爲10)

　　特殊的是bit[2:1]，即DW0，設置BANK0的位寬，由板上的跳線決定，只讀的。其實只需將BANK6 對應的4位設爲0010便可，在此處BWSCON先設置爲0x02000000。SDRAM接BANK6對應的[27:24]位，同時注意BANK0比較 特殊，以下圖所示：

  

　　★BANKCON0~BANKCON7：用來分別配置8個BANK的時序等參數。SDRAM是映射到BANK6 和BANK7上的(內存只能映射到這兩個BANK，具體映射多大的空間，可用BANKSIZE寄存器設置)，因此只需參照SDRAM芯片的 Datasheet配置好BANK6和BANK7，BANKCON0~BANKCON5使用默認值0x00000700便可。對於BANKCON6和 BANKCON7中的各個位的描述：

　　●MT(bit[16:15])：設置本BANK映射的物理內存是SRAM仍是SDRAM，後面的低位就根據此MT的選擇而分開設置。本板子應置0b11，因此只須要再設置下面兩個參數

　　●Trcd(bit[3:2])：RAS to CAS delay(00=2 clocks,01=3 clocks,10=4 clocks)，推2410手冊上的薦值是0b01。咱們PC的BIOS裏也能夠調節的，應該玩過吧。

　　●SCAN(bit[1:0])：Column address number(00 = 8-bit，01 = 9-bit，10= 10-bit)，SDRAM列地址位數。查閱K4S561632芯片手冊得知此值是9，因此SCAN=0b01。若是使用其餘型號的SDRAM，您須要查 看它的數據手冊來決定SCAN的取值：00-8位、01-9位、10-10位。綜合以上各值，BANKCON6~BANKCON7設爲 0x00018005。

　　★REFRESH(刷新控制寄存器)：此寄存器的bit[23:11]可參考默認值，或本身根據經驗修改，這裏 用0x008e0000，關鍵是最後的Refresh Counter(簡稱R_CNT，bit[10:0])的設置，2410手冊上給出了公式計算方法。SDRAM手冊上「8192 refresh cycles/64ms」的描述，獲得刷新週期爲64ms/8192=7.8125us，結合公式，R_CNT=2^11 + 1 – 12 * 7.8125 = 1955。因此可得REFRESH=0x008e0000+1995=0x008e07a3。

　　●Trp([21:20])：設置爲0便可。

●Tsrc([19：18])：設置默認值便可。

　　★BANKSIZE：設置SDRAM的一些參數。位[7]=1：Enable burst operation(0＝ARM核禁止突發傳輸，1＝arm核 支持突發傳輸)；位[5]=1：SDRAM power down mode enable(0＝不使用SCKE信號令SDRAM進入省電模式，1＝使用SCKE信號令SDRAM進入省電模式)；位[4]=1：SCLK is active only during the access (recommended)；位[2:1]=010：BANK六、BANK7對應的地址空間與BANK0-5不一樣。BANK0-5的地址空間都是固定的 128M，地址範圍是(x*128M)到(x+1)*128M-1，x表示0到5。可是BANK6-7的起始地址是可變的，您能夠從S3C2410數據手 冊第5章"Table 5-1. BANK6-7 Addresses"中瞭解到BANK6-7的地址範圍與地址空間的關係。本開發板僅使用BANK6的64M空間，其中 BK76MAP(bit[2:0])配置BANK6/7映射的大小，可設置爲010 = 128MB/128MB或001 = 64MB/64MB，只要比實際RAM大都行,多出來的空間程序會檢測出來，不會發生使用不存在的內存的狀況(Bootloader和Linux內核都會 做內存檢測)。BANKSIZE=0x000000b2。

　　★MRSRB六、MRSRB7(Mode register set register BANK6/7，SDRAM模式設置寄存器)：能夠修改的只有CL[6:4](CAS latency，000 = 1 clock, 010 = 2 clocks, 011=3 clocks)，其餘的所有是固定的(fixed)，故值爲0x00000030。SDRAM 不支持CL=1的狀況，因此位[6:4]取值爲010(CL=2)或011(CL=3)，開發板保守的值爲0b11。

　　至此，13個存儲控制器的寄存器所有介紹完了，下面就能夠配置各寄存器的值，完成SDRAM初始化，實現代碼複製到SDRAM中執行的操做(注：一樣的程序速度要比片內SRAM運行的慢)。

　　存儲控制器13個寄存器的設置值：

　　mem_cfg_val:

　　.long 0x02000000    @BWSCON；此處只用到BANK6對應的[27:24]，其它位沒理會，想理論上應該能夠？

　　.long 0x00000700    @BANKCON0；BANKCON0~BANKCON5沒用到，使用默認值0x00000700

　　.long 0x00000700    @BANKCON1

　　.long 0x00000700    @BANKCON2

　　.long 0x00000700    @BANKCON3

　　.long 0x00000700    @BANKCON4

　　.long 0x00000700    @BANKCON5

　　.long 0x00018005    @BANKCON6

　　.long 0x00018005    @BANKCON7

　　.long 0x008e07a3    @REFRESH

　　.long 0x000000b1    @BANKSIZE

　　.long 0x00000030    @MRSRB6

　　.long 0x00000030    @MRSRB7

　　彙編過程主要代碼：

　　.equ        MEM_CTL_BASE,       0x48000000        @ 定義存儲控制器寄存器基址

　　.equ        SDRAM_BASE,         0x30000000           @ 定義SDRAM起始地址

　　.text

　　.global _start

　　_start:

　　bl  disable_watch_dog                                         @ 去關門喂狗

　　bl  mem_control_setup                                        @ 去設置存儲控制器

　　bl  copy_steppingstone_to_sdram                    @ 複製代碼到SDRAM中

　　ldr pc, =on_sdram                                                 @ 跳到SDRAM中繼續執行

　　on_sdram:

　　ldr sp, =0x34000000                                             @ 設置堆棧，執行C點燈代碼

　　bl  main

　　halt_loop:

　　b   halt_loop