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文檔簡介
2023/2/214.1存儲(chǔ)系統(tǒng)概述4.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器4.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)4.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器2023/2/224.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作用存放程序與數(shù)據(jù)嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器的特殊要求集成度高、體積小、功耗低發(fā)展趨勢片上集成Why?——性能、可靠性、成本片內(nèi)存儲(chǔ)器VS片外存儲(chǔ)器片內(nèi):速度快、容量小片外:容量大、速度慢2023/2/234.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)性能指標(biāo)只讀性揮發(fā)性:掉電丟失與否有關(guān)存儲(chǔ)容量速度功耗可靠性2023/2/244.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)密度小6管結(jié)構(gòu),占用較大芯片面積價(jià)格較高功耗較高容量較小存取速度快接口時(shí)序簡單2023/2/254.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)密度大單管結(jié)構(gòu)單位存儲(chǔ)成本較低功耗較低容量較大接口時(shí)序復(fù)雜需要刷新電路2023/2/264.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))EEPROM非揮發(fā)存儲(chǔ)密度小單位存儲(chǔ)成本較高容量小寫入有限制,頁寫要等待接口時(shí)序簡單,一般采用串行接口小量參數(shù)存儲(chǔ)2023/2/274.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))Flash(閃存存儲(chǔ)器)非揮發(fā)存儲(chǔ)密度大單位存儲(chǔ)成本較低容量大接口時(shí)序復(fù)雜——需要擦除及Block寫NORFlash&NANDFlash2023/2/284.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))FRAM(鐵電存儲(chǔ)器)非揮發(fā)功耗低讀寫速度快接口時(shí)序簡單類似SRAM接口成本高2023/2/294.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))并行接口存儲(chǔ)器引腳數(shù)目多——三大總線地址、控制總線數(shù)據(jù)總線(8/16/32位)存儲(chǔ)容量大適用于大容量存儲(chǔ)場合存取速度快接口時(shí)序復(fù)雜,編程透明2023/2/2104.1.3常用的幾種存儲(chǔ)器(續(xù))串行接口存儲(chǔ)器引腳數(shù)目極少存儲(chǔ)容量較小適用于較小存儲(chǔ)容量場合存取速度較慢使用串行接口通信,接口標(biāo)準(zhǔn)化,編程不透明I2C、SPI可以用軟件通過GPIO模擬2023/2/2114.2存儲(chǔ)設(shè)備組織4.2.1存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)4.2.2嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)4.2.3S5pv210的存儲(chǔ)分配2023/2/2124.2.1存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2023/2/2134.2.2嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)并無本質(zhì)區(qū)別,但有自身特點(diǎn)存儲(chǔ)密度要求功耗要求片內(nèi)集成存儲(chǔ)器——徹底拋棄片外存儲(chǔ)器一般焊接在板子上,較少采用內(nèi)存條存儲(chǔ)空間分配嵌入式系統(tǒng)一般具有多種類型存儲(chǔ)器支持多種存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口靈活、可配置S5PV210框圖2023/2/214S5PV210來說,采用ContextA8架構(gòu),具有32KB的一級(jí)緩存(Cache)和512K的二級(jí)緩存。S5PV210有一個(gè)96K的iRam和一個(gè)64K的iRom。iRom是拿來存放ContextA8的啟動(dòng)BL0的,在出廠的時(shí)候由生產(chǎn)商固化在里面,iRam是ContextA8的內(nèi)部RAM,這個(gè)才是真正意義上的內(nèi)存,BL0會(huì)把BL1拷貝到iRam中運(yùn)行。S5PV210支持存儲(chǔ)接口包括SRAM/ROM,OneNAND,SLC/MLCNAND,LPDDR1/LPDDR2/DDR2。4.2.3S5pv210的存儲(chǔ)分配2023/2/2164.3Flash接口1概述2
Flash的操作3
Flash存儲(chǔ)器芯片4
Flash存儲(chǔ)器的應(yīng)用5
Flash驅(qū)動(dòng)程序2023/2/2171概述主要目標(biāo)是替代EEPROM存儲(chǔ)容量大讀取速度快成本低保護(hù)機(jī)制不足之處必須先擦除后寫入擦寫速度較慢必須以Block方式寫入2023/2/2181概述(續(xù))NORFlash——英特爾所發(fā)展的架構(gòu)隨機(jī)讀取任意單元的內(nèi)容,讀取速度較快,寫入和擦除速度較低,可在單位塊上直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫應(yīng)用程序可以直接在Flash內(nèi)運(yùn)行常用于BIOS存儲(chǔ)器和微控制器的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器等NANDFlash——東芝所發(fā)展的架構(gòu)讀取速度較NORFlash慢,寫入和擦除速度要比NORFlash快很多在相同密度下,成本較NOR型低適用于大容量存儲(chǔ)裝置(SSD、U盤)OneNANDOneNand是針對(duì)消費(fèi)類電子和下一代移動(dòng)手機(jī)市場而設(shè)計(jì)的,一種高可靠性嵌入式存儲(chǔ)設(shè)備。由Samsung開發(fā),支持更快速數(shù)據(jù)吞吐和更高的密度,這兩點(diǎn)是滿足高分辨率攝影、視頻和其他媒體應(yīng)用的兩個(gè)主要要求。OneNAND可看作NOR和NAND技術(shù)的一種混合。從本質(zhì)上來講,一個(gè)單獨(dú)的OneNAND芯片集成了一個(gè)NOR閃存接口,NAND閃存控制器邏輯、一個(gè)NAND閃存陣列,以及高達(dá)5KB的緩沖RAM。至于速度,它能以高達(dá)108MB/s的持續(xù)讀數(shù)據(jù)率傳輸。OneNand既實(shí)現(xiàn)NORFlash的高速讀取速度,又保留了NandFlash的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。2023/2/219OneNANDOneNAND器件有兩種類型:muxed和demuxed。對(duì)于muxed型,地址引腳和數(shù)據(jù)引腳結(jié)合在一起,而demuxed型芯片這兩個(gè)引腳是分開的。OneNAND的芯片組的主要目標(biāo)是3G電話。除多媒體手機(jī)設(shè)計(jì)外,OneNAND是混合硬盤用非易失性緩沖器一個(gè)有價(jià)值的選擇。NOR閃存適合代碼存儲(chǔ),就是說,固件、器件應(yīng)用等,而NAND閃存處理存儲(chǔ)量大的類似于硬盤驅(qū)動(dòng)的例行工作。OneNAND閃存兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)都具備,它能勝任代碼和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ),同時(shí)效率更高。2023/2/220OneNandNandNor
三種Flash的區(qū)別應(yīng)用需求NANDOneNANDNOR快速隨機(jī)讀取
√快速順序讀取√√√快速
寫/編程√√
同時(shí)擦除多個(gè)塊
√
(最大64個(gè)塊)√擦除的掛起/恢復(fù)
√√寫回√(錯(cuò)誤檢測)√
(錯(cuò)誤檢測與糾正)
鎖/解鎖/緊鎖
√√錯(cuò)誤糾正外部
(硬件/軟件)內(nèi)置不需要擴(kuò)展性√√
2023/2/221OneNandNandNor
三種Flash的區(qū)別:2023/2/2222
Flash的操作Flash的操作有三種讀操作簡單,與SRAM接口一樣擦除操作整片擦除、Block擦除(專用時(shí)序)寫操作也叫編程,Block寫(專用時(shí)序)Flash的擦除、寫等操作,多以命令的方式完成2023/2/2233
Flash存儲(chǔ)器芯片AMD的AM29LV320DB芯片NORFlash2MX1690ns(讀操作)SectorWrite/protection軟件數(shù)據(jù)保護(hù)2023/2/2244
Flash存儲(chǔ)器的應(yīng)用采用類似SRAM的連接方式可以和SRAM合用一個(gè)存儲(chǔ)器端口對(duì)Flash的編程需要專用接口GPIO2023/2/2255
Flash驅(qū)動(dòng)程序編程程序不同的Flash芯片,其編程方式、命令均有不同采用軟件驅(qū)動(dòng)來完成Flash編程驅(qū)動(dòng)需根據(jù)具體芯片的操作來書寫注意錯(cuò)誤、意外情況處理Bootloader啟動(dòng)流程分析從操作系統(tǒng)的角度看,Bootloader的總目標(biāo)就是正確地調(diào)用內(nèi)核來執(zhí)行。另外,由于Bootloader的實(shí)現(xiàn)依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu),因此大多數(shù)Bootloader都分為stage1和stage2兩大部分,以使Bootloader的功能更加強(qiáng)大和提供更加良好的移植性能。2023/2/226Bootloader啟動(dòng)流程分析stage1主要是一些依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼,比如硬件設(shè)備初始化代碼等。這一階段的代碼主要是通過匯編來實(shí)現(xiàn)的,以達(dá)到短小精悍和高效的目的。stage1為位置無關(guān)代碼,通常在Flash中運(yùn)行。所以有的指令為相對(duì)尋址,可以在任何位置運(yùn)行。2023/2/227stage1負(fù)責(zé)的主要任務(wù)有:①硬件設(shè)備初始化包括:關(guān)閉Watchdog、關(guān)閉中斷、設(shè)置CPU的速度和時(shí)鐘頻率、配置SDRAM存儲(chǔ)控制器及IO、關(guān)閉處理器內(nèi)部指令/數(shù)據(jù)Cache等;②為加載Bootloader的stage2代碼準(zhǔn)備RAM空間(這個(gè)地址由鏈接腳本指定為運(yùn)行域地址,通常為RAM的高端地址)測試內(nèi)存空間是否有效;③復(fù)制Bootloader的stage2代碼到RAM空間中;④設(shè)置好堆棧;⑤跳轉(zhuǎn)到stage2的C函數(shù)入口點(diǎn)2023/2/228stage2則是通常用C語言來實(shí)現(xiàn),這樣可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能,而且代碼會(huì)具有更好的可讀性和可移植性。stage2負(fù)責(zé)的主要任務(wù)有:①初始化本階段要使到的硬件設(shè)備(如串口、Flash和網(wǎng)卡等);②檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射;③沒有用戶干預(yù)時(shí)將內(nèi)核映像從Flash讀到RAM空間中;④為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù);⑤調(diào)用內(nèi)核。2023/2/229S5PV210含有一個(gè)大小為64KB的IROM,起始地址為0xD0000000,結(jié)束地址為0xD000FFFF;含有一個(gè)大小為96KB的IRAM,起始地址為0xD0020000,結(jié)束地址為0xD0037FFF;內(nèi)存起始地址為0x20000000,有二個(gè)內(nèi)存塊,DRAM0和DRAM1大小分別為512MB、1024MBS5PV210啟動(dòng)流程分析S5PV210啟動(dòng)過程主要可分為3個(gè)階段。①S5PV210上電復(fù)位后將從IROM處執(zhí)行已固化的啟動(dòng)代碼-------BL0②在BL0里初始化過程中對(duì)啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行判斷,并從啟動(dòng)設(shè)備拷貝BL1(最大16KB)到IRAM處,即0xD0020000開始的地址,其中0xD0020000~0xD0020010的16字節(jié)為BL1的校驗(yàn)信息和BL1尺寸,并對(duì)BL1進(jìn)行校驗(yàn),校驗(yàn)通過轉(zhuǎn)入BL1進(jìn)行執(zhí)行,BL1繼續(xù)初始化,并拷貝BL2(最大80KB)到IRAM中并對(duì)其校驗(yàn),通過后轉(zhuǎn)入BL2③BL2完成一些比較復(fù)雜的初始化,包括DRAM的初始化,完成后將OS代碼拷貝到DRAM中,并跳到OS中執(zhí)行并完成啟動(dòng)引導(dǎo)。BL0固化代碼主要完成以下初始化:①關(guān)閉看門狗;②初始化icache;③初始化棧;④初始化堆;⑤初始化塊設(shè)備拷貝功能;⑥設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘;⑦拷貝BL1到iRAM;⑧檢查BL1的校驗(yàn)和,如果失敗則第二啟動(dòng)模式(安全啟動(dòng)模式),校驗(yàn)成功則跳到0xD0020000(IRAM)處執(zhí)行。其中0xD0020000~0xD0020010里的16字節(jié)頭部信息用戶是不能隨便設(shè)置的?。?!在從啟動(dòng)設(shè)備(如:NANDFLASH/SD卡)拷貝BL1的前16K數(shù)據(jù)到IRAM時(shí),這16K數(shù)據(jù)中的前16byte中保存了校驗(yàn)和的值以及BL1的大小,在拷貝過程中CPU會(huì)計(jì)算出當(dāng)前bin文件中的校驗(yàn)和,然后與保存的校驗(yàn)和進(jìn)行比較,如果二者相等則繼續(xù)運(yùn)行程序,否則,不執(zhí)行。S5PV210啟動(dòng)模式設(shè)置S5PV210啟動(dòng)模式設(shè)置UARTbootmode210iROM支持URT下載模式。不管選擇什么啟動(dòng)設(shè)備,通過發(fā)送符號(hào)位到DNW,UART下載模式總是被檢查。對(duì)于UART下載模式?jīng)]有選擇信號(hào),因此,為了避免UART超時(shí)出錯(cuò),在開發(fā)板上電之前,用戶必須先設(shè)置DNW軟件。也就是在iROM運(yùn)行時(shí),BL1代碼已經(jīng)選擇并且下載過程已經(jīng)開始USBbootmode210iRO
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