s3c2410外圍存儲系統(tǒng)的研究與設(shè)計

1、摘要：針對Linux移植S3C2410微處理器系統(tǒng)開發(fā)的需要，設(shè)計了S3C2410外圍存儲系統(tǒng)。本文研究了S3C2410的尋址原理，并結(jié)合該芯片SDRAM時序圖詳細分析了其對SDRAM尋址的全過程。介紹了與存儲系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的控制寄存器和引腳，給出了與Flash和SDRAM的硬件電路連接圖。最后在啟動代碼UBoot下實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的初始化。嵌入式開發(fā)人員可以根據(jù)開發(fā)需要借鑒本文的設(shè)計思路擴展其它ARM核芯片的存儲系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：S3C241

2、0；尋址原理；SDRAM尋址機制；UBoot0引言引言Samsung公司推出的基于ARM920T內(nèi)核的1632位RISC微處理器S3C2410，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。為了降低整個系統(tǒng)的成本，S3C2410提供了豐富的內(nèi)部設(shè)備。其中加強的ARM體系結(jié)構(gòu)MMU用于支持WinCE，EPOC32和Linux。隨著技術(shù)的進步和發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能日益強大，而嵌入式操作系統(tǒng)可以有效地管理各項功能

3、，并且能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，因此將微處理器與嵌入式操作系統(tǒng)進行聯(lián)合開發(fā)成為一種趨勢，然而微處理器的片內(nèi)存儲資源有限，若要進行嵌入式系統(tǒng)的移植，必須擴展其存儲系統(tǒng)。對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員來說，深入理解其存儲系統(tǒng)原理和有效地管理存儲系統(tǒng)對正確高效地設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的硬件和底層軟件編程具有重要的意義[1]。1S3C2410的尋址原理的尋址原理ARM920T內(nèi)核提供了32位的地址總線，可以訪問4G（232）的線性地址空間，而S3C2410的內(nèi)部

4、地址總線是30bit(HADDR[29:0])能夠訪問的最大外部地址空間是230，即1G的地址空間0x00000000～0x3FFFFFFFF，可見S3C2410僅利用了ARM920T的32位地址總線的低30位，并且是一一對應(yīng)相連的[1]。由表1可知S3C2410將1G的外部地址空間分成了8個存儲器組，每個組的大小為128M，其中6個用于ROM、SRAM等存儲器，2個用于ROM、SRAM、SDRAM等存儲器。基于芯片體積及成本的考慮，當

5、S3C2410對外尋址時，采用了部分譯碼的方式，即低位地址線用于外圍存儲器的片內(nèi)尋址，而高位地址線用于外圍存儲器的片外尋址。如表1所示，由于每個存儲器組的起始地址及空間大小固定，對于系統(tǒng)要訪問的任意外部地址，S3C2410可以方便地利用內(nèi)部地址總線的高3位HADDR[29:27]來選擇該地址屬于哪一個存儲器組(Bank)，從而激活相應(yīng)的Bank選擇信號，并且使用外部地址總線A[26:0]來實現(xiàn)相應(yīng)Bank的內(nèi)部尋址，尋址范圍為128M(

6、227)，從而使得其外圍地址訪問空間為1GB（128MB8）。S3C2410正是通過這種機制來完成外部地址空間的尋址全過程。表1S3C2410存儲器組片選激活及地址空間分配HADDR29HADDR28HADDR27片選信號片選控制寄存器地址空間000nGCS0BANKCON00x00000000～0x07FFFFFF001nGCS1BANKCON10x08000000～0x0FFFFFFF010nGCS2BANKCON20x100000

7、00～0x17FFFFFF011nGCS3BANKCON30x18000000～0x1FFFFFFF100nGCS4BANKCON40x20000000～0x27FFFFFF2存儲器控制器和相關(guān)引腳介紹存儲器控制器和相關(guān)引腳介紹2.1寄存器介紹寄存器介紹S3C2410存儲器控制器主要有：總線帶寬和等待控制寄存器（BWSCON）；總線控制寄存器（BANKCONN：nGCS0nGCS5）；BANK控制寄存器（BANKCONn：nGCS6nG

8、CS7）；刷新控制寄存器（REFRESH）；BANKSIZE寄存器；SDRAM模式寄存器集寄存器（MRSR）等，詳情請見參考文獻[3]。2.2相關(guān)引腳相關(guān)引腳S3C2410提供了相關(guān)的引腳來控制存儲器訪問：組選擇信號：nGCS0nGCS5，nGCS6（nSCS0），nGCS7（nSCS1）引腳用來選擇相應(yīng)的存儲器組。訪問控制信號：為了實現(xiàn)ARM存儲器訪問指令LDRSTR字節(jié)、半字和字訪問的三種方式，在S3C2410的存儲器組中，除了Ba

9、nk0以外的所有地址空間都可以通過編程設(shè)置為8位、16位或32位對準訪問，Bank0可以設(shè)置為16位或32位。引腳nWBE[3:0]（寫字節(jié)使能）實現(xiàn)8bitROM芯片組的三種訪問方式，或者SRAM不使用UBLB（在BWSCON中設(shè)置）的情況下，與UBLB連接。引腳nBE[3:0]（在使用SRAM情況下的字節(jié)允許信號）在SRAM使用UBLB（是否使用可在BWSCON中設(shè)置）的情況下與UBLB連接。DQM[3:0]（SDRAM數(shù)據(jù)屏蔽信號

10、）引腳實現(xiàn)對SDRAM的三種訪問。還有nWAIT、nXBREQnXBACK引腳。3硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計在本嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實驗中，S3C2410擴展的存儲系統(tǒng)采用了英國Intel公司的16ME28F128J3A150NFlash芯片，以及Hynix公司的32MHY57V561620BSDRAM芯片。地址空間分配如下：Flash為Bank0中的0x00000000～0x07FFFFFF地址段，而SDRAM為Bank6中的0x300000