ARM开发步步深入之SDRAM编程示例

实验目的：改变“点灯大法”的执行地点，从NandFlash的Steppingstone转到SDRAM中执行，借此掌握存储控制器的使用。

实 验环境及说明：恒颐S3C2410开发板H2410。H2410核心板扩展有64MB的SDRAM，用于设置程序堆栈和存放各种变量。SDRAM选用了两 片三星公司的K4S561632(4M*16bit*4BANK)，两片拼成32位数据宽度的SDRAM存储系统，并映射到S3C2410的 SROM/SDRAM的BANK6，地址范围是0x30000000~0x33FFFFFF。

实 验思路：开发板上电启动后，自动将NandFlash开始的4K数据复制到SRAM中，然后跳转到0地址开始执行，然后初始化存储控制器，把程序本身从 SRAM中复制到SDRAM中，最后跳转到SDRAM中运行。故问题的关键是SDRAM的初始化，根据S3C2410的Datasheet，要使用 SDRAM，就需配置存储控制器的13个寄存器。

知识掌握：SDRAM和13个存储控制器的寄存器。
一、SDRAM：
CPU 提供了一组用于SDRAM的信号：SDRAM时钟有效信号SCKE；SDRAM时钟信号SCLK0/SCLK1；数据掩码信号DQM0/DQM1 /DQM2/DQM3；SDRAM片选信号nGCS0(与nGCS6是同一引脚的两个功能)；SDRAM行地址选通脉冲信号nSRAS；SDRAM列地址 选通脉冲信号nSCAS；写允许信号nWE(不是SDRAM专用的)；
★SDRAM结构：SDRAM的内部是一个存储阵列，检索时先指定一个行，再指定一个列，就可以准确地找到所需要的单元格，这就是SDRAM寻址的基本原理；单元格被称为存储单元，表格就是逻辑BANK，SDRAM一般含有4个逻辑BANK。
★SDRAM 的访问：SDRAM片选信号nGCS0有效；逻辑BANK选择；对选中的芯片进行统一的行/列寻址；CPU会从32位的地址中自动分出 逻辑BANK选择信号、行地址信号、列地址信号，然后先后发出行地址信号、列地址信号，逻辑BANK选择信号在发出行地址信号的同时发出，并维持到列地址 信号结束；找到了存储单元后，被选中的芯片就要进行统一的数据传输了。
二、存储控制器的寄存器：
★BWSCON(Bus width & wait status control register，总线位宽和等待状态控制寄存器):此寄存器用于配置BANK0~BANK7的位宽和状态控制，每个BANK用4位来配置，分别是：
● ST(启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚。对于SDRAM，此位置0；对于SRAM，此位置1)
● WS(是否使用存储器的WAIT信号，通常置0为不使用)
● DW(两位，设置位宽。此板子的SDRAM是32位，故将DW6设为10)
特 殊的是bit[2:1]，即DW0，设置BANK0的位宽，由板上的跳线决定，只读的。其实只需将BANK6对应的4位设为0010即可，在此处 BWSCON先设置为0x02000000。SDRAM接BANK6对应的[27:24]位，同时注意BANK0比较特殊，如下图所示：

'700')this.width='700';if(this.offsetHeight>'700')this.height='700';" src="http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/73_67_39515ea9d909f2c.jpg" onclick="if(this.width>=700) window.open('http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/73_67_39515ea9d909f2c.jpg');" border="0" width="700">

'700')this.width='700';if(this.offsetHeight>'700')this.height='700';" src="http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/73_67_03cf877c1a65f25.jpg" onclick="if(this.width>=700) window.open('http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/73_67_03cf877c1a65f25.jpg');" border="0" width="700">
★BANKCON0~BANKCON7： 用来分别配置8个BANK的时序等参数。SDRAM是映射到BANK6和BANK7上的(内存只能映射到这两个BANK，具体映射多大的空间，可用 BANKSIZE寄存器设置)，所以只需参照SDRAM芯片的Datasheet配置好BANK6和BANK7，BANKCON0~BANKCON5使用 默认值0x00000700即可。对于BANKCON6和BANKCON7中的各个位的描述：
●MT(bit[16:15])：设置本BANK映射的物理内存是SRAM还是SDRAM，后面的低位就根据此MT的选择而分开设置。本板子应置0b11，所以只需要再设置下面两个参数
●Trcd(bit[3:2])：RAS to CAS delay(00=2 clocks,01=3 clocks,10=4 clocks)，推2410手册上的荐值是0b01。我们PC的BIOS里也可以调节的，应该玩过吧。
●SCAN(bit[1:0])：Column address number(00 = 8-bit，01 = 9-bit，10= 10-bit)，SDRAM列地址位数。查阅K4S561632芯片手册得知此值是9，所以SCAN=0b01。如果使用其他型号的SDRAM，您需要查 看它的数据手册来决定SCAN的取值：00-8位、01-9位、10-10位。综合以上各值，BANKCON6~BANKCON7设为 0x00018005。
★REFRESH(刷新控制寄存器)：此寄存器的bit[23:11]可参考默认值，或自己根据经验修改，这里用 0x008e0000，关键是最后的Refresh Counter(简称R_CNT，bit[10:0])的设置，2410手册上给出了公式计算方法。SDRAM手册上“8192 refresh cycles/64ms”的描述，得到刷新周期为64ms/8192=7.8125us，结合公式，R_CNT=2^11 + 1 – 12 * 7.8125 = 1955。所以可得REFRESH=0x008e0000+1995=0x008e07a3。
●Trp([21:20])：设置为0即可。
●Tsrc([19：18])：设置默认值即可。
★BANKSIZE： 设置SDRAM的一些参数。位[7]=1：Enable burst operation(0＝ARM核禁止突发传输，1＝ARM核支持突发传输)；位[5]=1：SDRAM power down mode enable(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)；位[4]=1：SCLK is active only during the access (recommended)；位[2:1]=010：BANK6、BANK7对应的地址空间与BANK0-5不同。BANK0-5的地址空间都是固定的 128M，地址范围是(x*128M)到(x+1)*128M-1，x表示0到5。但是BANK6-7的起始地址是可变的，您可以从S3C2410数据手 册第5章"Table 5-1. BANK6-7 Addresses"中了解到BANK6-7的地址范围与地址空间的关系。本开发板仅使用BANK6的64M空间，其中 BK76MAP(bit[2:0])配置BANK6/7映射的大小，可设置为010 = 128MB/128MB或001 = 64MB/64MB，只要比实际RAM大都行,多出来的空间程序会检测出来，不会发生使用不存在的内存的情况(Bootloader和Linux内核都会 作内存检测)。BANKSIZE=0x000000b2。
★MRSRB6、MRSRB7(Mode register set register BANK6/7，SDRAM模式设置寄存器)：可以修改的只有CL[6:4](CAS latency，000 = 1 clock, 010 = 2 clocks, 011=3 clocks)，其他的全部是固定的(fixed)，故值为0x00000030。SDRAM 不支持CL=1的情况，所以位[6:4]取值为010(CL=2)或011(CL=3)，开发板保守的值为0b11。
至此，13个存储控制器的寄存器全部介绍完了，下面就可以配置各寄存器的值，完成SDRAM初始化，实现代码复制到SDRAM中执行的操作(注：同样的程序速度要比片内SRAM运行的慢)。

存储控制器13个寄存器的设置值：
mem_cfg_val:
.long 0x02000000@BWSCON；此处只用到BANK6对应的[27:24]，其它位没理会，想理论上应该可以？
.long 0x00000700@BANKCON0；BANKCON0~BANKCON5没用到，使用默认值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

汇编过程主要代码：

.equMEM_CTL_BASE, 0x48000000@ 定义存储控制器寄存器基址
.equSDRAM_BASE, 0x30000000 @ 定义SDRAM起始地址

.text
.global _start
_start:
bldisable_watch_dog @ 去关门喂狗
blmem_control_setup@ 去设置存储控制器
blcopy_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，执行C点灯代码
blmain
halt_loop:
b halt_loop