二、存储管理器--SDRAM

2.1 硬件结构

2.1.1 硬件框图

　　CPU 通过存储管理器来读取 SDRAM 网卡 等外部设备，CPU不管外部设备是怎么样的，只是读存储管理器中的地址

　　

　　CPU从0x30000000地址读取数据。

 mov R1, #0x30000000
 ldr    R0, [R1]

　　存储管理器会根据配置信息来访问外部的设备。

　　配置信息包括：

• • 外部设备的地址
  • 外部设备的数据，数据宽度是多少位（8位/16位/32位）
  • 时钟信号频率
  • 外部设备相关的特性，SDRAM包括行地址，列地址和bank

　　SDRAM的存储结构逻辑如下：

　　

　　SDRAM内部为一个存储阵列。读写原理为，先指定一个行（ROW），再指定一个列（COLUMN），就可以找到所需要的内容。

　　一个存储阵列称为一个BANK。

2.SDRAM

2.1 硬件结构

　　两个16位的芯片组成32位位宽。

　　

　　

　　

　　          

　　具体参数可以查看SDRAM的芯片手册。

　　SDRAM 需要知道的信息：

• 列地址和行地址的数目：由芯片手册可以知道，行地址为13位，列地址为9位
• 刷新周期：刷新周期为  64/8192
• bank 地址
• 位宽：由原理图可以知道，位宽为32　　

　　

　　由芯片手册可以知道，行地址为13位，列地址为9位

　　

　　刷新周期为  64/8192

　　2440 芯片手册上面写了位宽与PIN脚之间的关系，如下图：

　　

　　若是8位位宽，只接A0 A1.......，若是16位位宽，则为A1 A2........，若是32位位宽，则为A2 A3........；这些引脚接到SDRAM上都是从 SDRAM的A0开始，32位，即LADDR2接到A0上开始

2.2 编程

　　要想使用SDRAM，需要进行以下几步：

　　1）配置存储管理器

　　2）将SDRAM 的信息写入到寄存器中

　　对于存储管理器，涉及到13个寄存器，具体看芯片手册

• 程序设计思路：
  • 程序烧写进NAND Flash 中后，NAND Flash 中的前4K会拷贝到CPU的SRAM中去，SRAM的起始地址为0x00000000，程序从这里开始执行，SDRAM中的4K内容称为steppingstone
  • 然后在SRAM中执行的时候，会将SRAM中的程序拷贝进SDRAM中去，然后继续在SDRAM中执行
  • 若是程序较大，则前4K执行完后，会将NAND Flash 的中的所有代码一次性拷贝进SDRAM中执行，此章不涉及

　　链接地址：运行时，程序应该位于哪里　　

　　代码 head.S

 @******************************************************************************
 @ File：head.S
 @ 功能：SDRAM 进行初始化
 @******************************************************************************       

 @ .equ 命令用于把常量值设置为可以在文本段中使用的符号
 @ 经过设置之后，数据符号值是不能在 程序中改动的。
 @  .equ 命令可以出现在数据段中任何位置，但是出于好的代码习惯，最好是在定义其他数据之前或之后集中定义所有数据符号
 .equ        MEM_CTL_BASE,       0x48000000          @ 设置内存控制器的基地址，寄存器的起始地址
 .equ        SDRAM_BASE,         0x30000000          @ 设置SDRAM的基地址，按接在2440的哪个片选上看

 .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，SDRAM 总共64M，栈指针指向SDRAM的最上端
     bl      main

 halt_loop:
     b       halt_loop

 @ 关闭看门狗
 disable_watch_dog:
     ldr     r0, =0x53000000                 @ WATCHDOG寄存器地址
     mov     r1, #0x0
     str     r1, [r0]                        @ 写入0，禁止WATCHDOG，否则CPU会不断重启
     mov     pc, lr                          @ 返回

 @ 设置存储控制器,以便使用SDRAM等外设
 memsetup:
     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, #                     @ * =
 :
     ldr     r4, [r2], #                    @ 读取设置值，并让r2加4
     str     r4, [r1], #                    @ 将此值写入寄存器，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

 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, #                          @ 片内内存的起始地址为
     ldr     r2, =SDRAM_BASE                 @ SDRAM 中的基地址
     mov     r3, #*                     @ 拷贝的大小为 4K
 :
     ldr     r4, [r1],#                     @ 从Steppingstone读取4字节的数据，并让源地址加4
     str     r4, [r2],#                     @ 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的末地址？
     bne     1b                              @ 若没有复制完，继续
     mov     pc,     lr                      @ 返回

 .align
 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

　　sdram.c

 /* GPF */
 #define GPFCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
 #define GPFDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000054)
 /* GPG */
 #define GPGCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000060)
 #define GPGDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000064)

 /* GPF */
 #define GPF4_out    (1<<(4*2))
 #define GPF5_out    (1<<(5*2))
 #define GPF6_out    (1<<(6*2))

 #define GPF4_msk    (3<<(4*2))
 #define GPF5_msk    (3<<(5*2))
 #define GPF6_msk    (3<<(6*2))

 /*
  * S2,S3,S4对应GPF0、GPF2、GPG3
  */
 #define GPF0_in     (0<<(0*2))
 #define GPF2_in     (0<<(2*2))
 #define GPG3_in     (0<<(3*2))

 #define GPF0_msk    (3<<(0*2))
 #define GPF2_msk    (3<<(2*2))
 #define GPG3_msk    (3<<(3*2))

 int main()
 {
     unsigned long dwDat;

     // LED1,LED2,LED4对应的3根引脚设为输出
     GPFCON &= ~(GPF4_msk | GPF5_msk | GPF6_msk);
     GPFCON |= GPF4_out | GPF5_out | GPF6_out;

     // S2,S3对应的2根引脚设为输入
     GPFCON &= ~(GPF0_msk | GPF2_msk);
     GPFCON |= GPF0_in | GPF2_in;

     // S4对应的引脚设为输入
     GPGCON &= ~GPG3_msk;
     GPGCON |= GPG3_in;

     while()
     {
         //若Kn为0(表示按下)，则令LEDn为0(表示点亮)
         dwDat = GPFDAT;             // 读取GPF管脚电平状态

         if (dwDat & (<<))        // S2没有按下
             GPFDAT |= (<<);       // LED1熄灭
         else
             GPFDAT &= ~(<<);      // LED1点亮

         if (dwDat & (<<))         // S3没有按下
             GPFDAT |= (<<);       // LED2熄灭
         else
             GPFDAT &= ~(<<);      // LED2点亮

         dwDat = GPGDAT;             // 读取GPG管脚电平状态

         if (dwDat & (<<))         // S4没有按下
             GPFDAT |= (<<);       // LED3熄灭
         else
             GPFDAT &= ~(<<);      // LED3点亮
     }
     return ;
 }

　　Makefile

 led_on.bin : head.S  sdram.c
     arm-linux-gcc -g -c -o head.o head.S
     arm-linux-gcc -g -c -o sdram.o sdram.c
     arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 -g head.o sdram.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