利用SPD实现嵌入式系统中内存自动识别和配置

在嵌入式系统设计中经常用大容量的sdram,存放rtos和数据。这时用户可以有两种选择：一种是选用合适的内存芯片自己布线,把整个sdram做到嵌入式系统的pcb板上,这种方法在小系统中经常采用;另一种就是选用现成的内存条(如笔记本电脑上常用的dimm内存),现成的内存条不仅容量大,而且由于用量大,价格也相对便宜。另外现成的内存条还节省了pcb布线空间,缩小嵌入式系统的内存体积,提高系统的稳定性,方便更换和检测。笔记本内存的型号和种类很多,采购时也可能来自多个厂家。为了使各种内存条在嵌入式系统都能正常使用,就需要系统的boot程序能进行自动识别和配置,按照spd(sdram serial presence detect specification)规范正确读取内存参数,另外根据内存参数配置sdram控制器。 　　

　　1 spd规范及数据格式

　　内存的spd规范是sdram控制器参数配置的主要依据,在spd规范中定义了单面或双面dram的详细参数,如内存的大小、数据位、行列地址的宽度、逻辑bank数和物理bank等。这些数据存放在eeprom芯片中,详细描述了内存条的各种参数。存放内存参数的是一个两线制的串行eeprom芯片,接口类型符合i2c协议。i2c协议是philips公司制定的两线制的串行数据传输标准,数据的读写通过一根时钟线和一根数据线实现。数据传输有其严格的格式,一个数据帧由起始位、器件地址、应答位、数据地址、传输数据和结束位构成,可以允许多个器件分主从模式进行传输。其数据传输时序如图1所示。主控制器读写数据的格式如图2所示。　

　 　　内存的spd一般要求eeprom带有2kbit的存储空间,用于存放内存的配置参数,而硬件电路接口是i2c接口。要读取内存参数,主控制器必须能按照i2c协议进行通信,进行数据的读操作。另外还需知道eeprom的数据存放格式及其含义。spd规范中对存放的数据进行了详细的说明和定义。以pc133-333为例详细说明挑选配置时用到的参数,如表1所示。用户只需把相应地址中的值读出来,对照规范中的说明即可知道内存的详细参数。 　
　 　　2 卡的自动识别和配置过程

　　下面以motorola公司的mpc824xcpu为例介绍内存的识别和配置过程。mpc824x是一款功能强大的嵌入式处理器,它由603e核107桥构成。107桥有很丰富的控制接口模块,如sdram控制器、epic、uart、i2c控制器等,很方便与外围电路接口。嵌入式系统板中数据量很大,至少要用到256mb内存。为了方便各种厂家的内存型号进行混插使用,需要编写内存自动识别和配置程序,把需要配置的数据从eeprom读出,然后根据spd协议转换成内存的配置参数。这个配置过程必须在系统上电后立即运行,为后面的rtos运行做准备。内存初始化参数包括行列地址宽度、逻辑bank数、物理bank的大小。因为mpc824x内有i2c控制器,所以可以直接与spd连接,通过软件的初始化,配置好i2c控制器,程序流程如图3。