基于S3C4510B的存儲(chǔ)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)

1、基于S3C4510B的存儲(chǔ)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)摘要：S3C4510B是三星公司生產(chǎn)的基于ARM核的16/32位RISC微處理器，因其很高的性價(jià)比而得到廣泛的應(yīng)用。然而基于該芯片的存儲(chǔ)系統(tǒng)中有些問題，如各種地址總線之間譯碼的問題和在硬件級(jí)別上的尋址問題以及其他問題，往往因?yàn)樵诂F(xiàn)有的文獻(xiàn)中沒有講到而令人感動(dòng)迷惑，但它們對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)卻非常重要，因此本文試圖把這些問題一一講述清楚，然后在此基礎(chǔ)上給出具體的存儲(chǔ)接口電路，最后簡(jiǎn)要闡述了基于該電路的存儲(chǔ)系統(tǒng)在uClinu摘要：S3C4510B是三星公司生產(chǎn)的基于ARM核的16/32位RISC微處理器，因其很高的性價(jià)比而得到廣泛的應(yīng)用。然而基于該芯片的存

2、儲(chǔ)系統(tǒng)中有些問題，如各種地址總線之間譯碼的問題和在硬件級(jí)別上的尋址問題以及其他問題，往往因?yàn)樵诂F(xiàn)有的文獻(xiàn)中沒有講到而令人感動(dòng)迷惑，但它們對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)卻非常重要，因此本文試圖把這些問題一一講述清楚，然后在此基礎(chǔ)上給出具體的存儲(chǔ)接口電路，最后簡(jiǎn)要闡述了基于該電路的存儲(chǔ)系統(tǒng)在uClinux中的實(shí)現(xiàn)和配置。關(guān)鍵詞：尋址，內(nèi)部系統(tǒng)總線，外部地址總線，Bank地址1.引言 對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員來說，深刻地理解其存儲(chǔ)系統(tǒng)的尋址原理和有效的管理存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)正確高效地設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的硬件和底層軟件編程具有重要的意義。目前嵌入式系統(tǒng)中最常用的存儲(chǔ)器包括有EEPROM、FLASH、NormalDRAM和

3、Sync.DRAM等。本文所采用的存儲(chǔ)器包括有SDRAM和FLASH。S3C4510B（以下簡(jiǎn)稱4510）微處理器是構(gòu)建在ARM核ARM7TDMI之上的，ARM7TDMI的地址總線為32位的，4510的內(nèi)部系統(tǒng)總線卻是26bit：SA25:0,它的外部地址總線卻是22bit：ADDR21:0，它們之間是如何譯碼的，而僅用14根外部地址總線為什么能夠訪問多達(dá)16MB的內(nèi)存地址空間，本文就試圖回答這些問題。最后還介紹了基于S3C4510B的存儲(chǔ)系統(tǒng)在硬件級(jí)別上的設(shè)計(jì)即接口設(shè)計(jì)和uClinux中對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)編程的實(shí)現(xiàn)。2.基于S3C4510B的存儲(chǔ)系統(tǒng)原理2.1.32位地址總線與26位內(nèi)部系統(tǒng)總線的關(guān)

4、系 ARM7TDMI把存儲(chǔ)器看作是從零向上增長(zhǎng)的許多字節(jié)的線性集合，0字節(jié)到3字節(jié)為第一個(gè)字，4字節(jié)到7字節(jié)為第二個(gè)字如此等等，它的地址總線是32位的，而4510的內(nèi)部系統(tǒng)總線卻是26bit的，也就是說它能夠?qū)ぶ返淖畲罂臻g是226byte,即64MB的地址空間0x00000000x3FFFFFF。很顯然構(gòu)建在ARM7TDMI上的RISC微控制器4510的內(nèi)部地址總線僅用到了ARM7TDMI的32位地址總線的低26位，并且是一一對(duì)應(yīng)的相連。2.2.4510尋址原理 以SDRAM芯片HY57V1620HG為例說明。該芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)組織是4Banks*1M*16Bit，即共有4個(gè)Banks，每Ban

5、k中有1M個(gè)半字（16Bit）。因?yàn)樵撔酒_中有行地址鎖存引腳RAS和列地址鎖存引腳CAS，所以我們可以把每Bank看作如下圖所示的一張存儲(chǔ)單元陣列表格。其中每一個(gè)表格代表16Bit的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。在實(shí)際工作中，首先Bank地址與相應(yīng)的行地址是同時(shí)發(fā)出的，然后再同時(shí)發(fā)送列地址尋址命令與具體的操作命令（是讀還是寫），這時(shí)我們就先后選中了Bank、行地址和列地址，因此也就唯一確定了該存儲(chǔ)單元陣列表格中的一個(gè)存儲(chǔ)單元。至此我們就能明白了僅用它的12根地址線卻能夠訪問8MB地址空間的問題。3.存儲(chǔ)系統(tǒng)接口電路具體設(shè)計(jì) 從2.2節(jié)的分析可以知道所謂的片選信號(hào)對(duì)4510來說就是存儲(chǔ)器組選擇信號(hào)。4510

6、把nRCS<5：0用作FLASH的片選信號(hào)，把nSDCS3:0用作SDRAM的片選信號(hào)。從參考文獻(xiàn)3看到HY57V1620的LDQM和UDQM兩引腳是起到DataInput/OutputMask的作用。存儲(chǔ)系統(tǒng)是如何利用這兩個(gè)引腳的呢？當(dāng)4510執(zhí)行內(nèi)存中半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取指令LDRH、字節(jié)數(shù)據(jù)讀取指令LDRB等指令時(shí)，這兩個(gè)引腳就發(fā)揮作用了。例如當(dāng)執(zhí)行LDRB時(shí)，4510就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)使得SDRAM1的UDQM、SDRAM2的LDQM和UDQM有效，就是它們把32位數(shù)據(jù)中的高24位屏蔽掉，從而進(jìn)行字節(jié)讀取。LDQM是Low(byte)DQMask的縮寫。UDQM則是Upper(byte)D

7、QMask的縮寫。DQ指SDRAM的輸入/輸出數(shù)據(jù)。 上圖是存儲(chǔ)系統(tǒng)電路原理圖。兩片HY57V1620的并聯(lián)設(shè)計(jì)是為了充分發(fā)揮32位MPU的性能4.存儲(chǔ)系統(tǒng)在嵌入式操作系統(tǒng)uClinux中的實(shí)現(xiàn)與配置 所謂的存儲(chǔ)系統(tǒng)在uClinux中的實(shí)現(xiàn)與配置實(shí)質(zhì)上就是對(duì)4510的各個(gè)存儲(chǔ)器組的控制寄存器進(jìn)行設(shè)置。此處運(yùn)用的是uClinux-Samsung-20020318.tar.gz版本。所謂配置存儲(chǔ)系統(tǒng)所有的4510相關(guān)特殊寄存器的宏定義在Linux-2.4.x/Include/Asm-armnommu/Arch-samsung/Hardware.h中。部分代碼如下：.#defineDSR0(20)/

8、*ROMBank0數(shù)據(jù)寬度為半字*/.#defineDSD0(316)16)10)/*RAMBank0基指針是0x0100*/真正進(jìn)行存儲(chǔ)系統(tǒng)映射的代碼在Linux-2.4.x/Arch/Armnommu/Boot/Compressed/head.S部分代碼如下：.#ifdefCONFIG_ARCH_SAMSUNGldrr0,=SYSCFG/*設(shè)定系統(tǒng)寄存器的值*/ldrr1,=rSYSCFGstrr1,r0adrr0,SDRAM_SYSINIT_RESET/*設(shè)定初始化存儲(chǔ)映射*/ldmiar0,r1-r12ldrr0,=SYS_INIT_BASE/*該宏定義位于上面提到的Hardware.h中，是外部存儲(chǔ)寄存器組中第一個(gè)寄存器的地址*/stmiar0,r1-r125.結(jié)束語(yǔ) 本文闡述了本人在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中遇到的