S3C2410存储控制器

stuyou

主机环境：UBUNTU10.04LTS+arm-linux-gcc 2.95.3

开发板环境：EdukitIII实验箱+s3c2410子板

问题描述：程序首先烧写到NAND FLASH中，启动CPU时，CPU会通过内部的硬件把NAND FLASH开始的4KB数据复制到成为“Steppingstone”的4KB的内部RAM中（起始地址为0），然后跳到地址0开始执行。本程序先使用汇编程序设置好存储控制器，使外接的SDRAM能够使用，然后把程序本身从Steppingstone复制到SDRAM中，最后跳到SDRAM中执行。该程序功能实现了循环点亮LED灯。

【1.硬件原理】

EDUKITIII实验箱的外设如NOR FLASH，IDE接口、网卡、CPLD、SDRAM等都是通过存储控制器与S3C2410连接的。本程序以设置SDRAM为例，来学习如何使用存储控制器。S3C2410存储控制器的地址空间分布如图1所示

 

 

                        图1 S3C2410存储控制器的地址空间分布图

可以看到，BANK6,7可以连接SDRAM，EDUKITIII实验箱是把SDRAM连接到BANK6，SDRAM型号为HY57V561620，共2片(位于S3C2410子板上)，所以SDRAM容量一共为4LBank*4M*16bit*2=64MByte(1片HY57V561620共有4个逻辑bank即LBank，每个逻辑bank有13条行地址线，9条列地址线，共22条地址线，每个LBank可寻址范围为4M，每个存储单元位数为16位)，硬件连接如图2所示

 

 

                     图2 S3C2410子板上SDRAM连接图

由图1可知，SDRAM的起始地址为0x30000000，容量为64MB，所以结束地址为0x30000000+64M=0x33FFFFFF。存储控制寄存器一共有13个，存储控制寄存器的地址从0x48000000到0x48000030，下面分别讨论这些存储控制寄存器的使用方法:

 

1.BWSCON，位宽和等待控制寄存器，地址和各位含义如图3

 

               图3 BWSCON地址和各位含义

STx:启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚，对于SDRAM，此位为1；对于SRAM，此位为0

WSx：是否使用存储器的WAIT信号，一般设为0

DWx：设置相应BANK的位宽，00对应8位，01对应16位，10对应32位，对于S3C2410，一共使用了2片SDRAM，每片16位，所以两片共同构成的位宽为32为，因此DW6=10。其余BANK没有使用，所以DW1-5可以设置为00。对于EDUKITIII，根据上述讨论，BWSCON寄存器的值为0x22011110

 

2.BANKCONx,x=0~5,BANK控制寄存器，地址及其各位含义如图4

               图4 BANKCONx,x=0~5地址及其各位含义

这几个寄存器用来控制BANK0-BANK5外界设备的访问时序，使用默认值0x0700

 

3.BANKCONx,x=6~7,BANK控制寄存器，地址及其各位含义如图5

 

            图5 BANKCONx,x=6~7,地址及其各位含义如图5

MT[16:15]，设置该BANK外接的是ROM/SRAM(00)，还是SDRAM(11)。

当MT=0时，此寄存器的使用与BANCON0-5类似

当MT=11时，

Trcd[3:2]，设为推荐值01

SCAN[1:0]，SDRAM的列地址数，00=8位，01=9位，10=10位，通过查询HY57V561620硬件手册中的引脚定义，如图6所示

 

               图6 HY57V561620引脚定义

可以看到，Column Address:CA0-CA8，所以SDRAM的列地址为9，所以SCAN[1:0]=01，因此EDUKITIII实验箱中BANK6/7均设置为0x00018005

 

4.REFRESH，刷新控制器，地址及其各位含义如图7所示

          图7 REFRESH地址及其各位含义

REFEN[23]：0表示禁止SDRAM刷新功能，1表示开启SDRAM刷新功能，该为应设置为1

TREFMD[22]：SDRAM的刷新模式，0为auto refresh，1为self refresh，该位设置为0

Trp[21:30]，设为0

Tsrc[19:18]，设为默认值11

Refresh Counter[10:0]，该值的计算方法为：2^11+1-SDRAM时钟频率(MHz)*SDRAM刷新周期(us)。SDRAM刷新周期查找HY57V561620硬件手册得到，如图8所示

                图8 HY57V561620特性

可以看到，“8192refresh cycles/64ms”所以SDRAM刷新周期=64ms/8192=7.8125us。EDUKITIII实验箱一共有2个晶振，电路连接如图9（查询ARM9基础实验教程）

 

          图9 s3c2410晶振

这两个晶振都在s3c2410子板上，其中X101晶振频率为32.768kHz，仅用于RTC，X102晶振频率为12MHz，用于系统时钟，SDRAM的时钟频率HCLK，是X102经过PLL后的频率，本程序中未使用PLL，SDRAM的时钟频率就等于X102晶振频率，所以，Refresh Counter[10:0]=2^11+1-12*7.8125=1955，未使用PLL时，PEFRESH=0x008C0000+1955=0x008C07A3

 

5.BANKSIZE寄存器，地址及其各位含义如图10所示

 

         图10 BANKSIZE地址及其各位含义

BURST_EN[7]：0=ARM核禁止突发传输，1=ARM核支持突发传输，本程序设置为1

SCKE_EN[5]: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，设置为1

SLCK_EN[4]:0=总是发出SCLK信号，1=仅在访问SDRAM期间发出SCLK信号，设置为1

BK76MAP[2:0]，设置BANK6/7的大小，本实验箱SDRAM大小为64MB，故设置为001，所以该寄存器的值为0xB1

 

6.MRSRBx,x=6~7，SDRAM模式设置寄存器，地址及其各位含义如图11所示

 

         图11 MRSRBx,x=6~7，地址及其各位含义

只有CL[6:4]能修改，推荐设置为011，其余各位有固定的值，所以MRSRB6/7的值为0x30

以上讨论了各个寄存器应该取的值，利用这些值来对SDRAM进行设置。该程序包含两个文件head.S和leds.c，head.S负责初始化SDRAM，并调用leds.c，leds.c负责轮流点亮LED灯

 

【2.程序实现】

 

@************************************************************************* @Name: head.S @Desc: 设置SDRAM，把程序从steppingstone复制到SDRAM，然后在SDRAM中运行程序 @Parameter: @Return: @Author: yoyoba(stuyou@126.com) @Date: 2011-5-8 @Modify: 2011-5-8 @************************************************************************* .equ MEM_CTL_BASE, 0x48000000 .equ SDRAM_BASE, 0x30000000 .text .global _start _start:     bl disable_watch_dog @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启     bl memsetup @ 设置存储控制器     bl copy_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，为调用C程序准备堆栈     bl Main halt_loop:     b halt_loop disable_watch_dog:     @ 往WATCHDOG寄存器写0即可     mov r1, #0x53000000     mov r2, #0x0     str r2, [r1]     mov pc, lr @ 返回 copy_steppingstone_to_sdram:     @ 将Steppingstone的4K数据全部复制到SDRAM中去     @ Steppingstone起始地址为0x00000000，SDRAM中起始地址为0x30000000          mov r1, #0     ldr r2, =SDRAM_BASE     mov r3, #4*1024 1:     ldr r4, [r1],#4 @ 从Steppingstone读取4字节的数据，并让源地址加4     str r4, [r2],#4 @ 将此4字节的数据复制到SDRAM中，并让目地地址加4     cmp r1, r3 @ 判断是否完成：源地址等于Steppingstone的未地址？     bne 1b @ 若没有复制完，继续     mov pc, lr @ 返回 memsetup:     @ 设置存储控制器以便使用SDRAM等外设     mov r1, #MEM_CTL_BASE @ 存储控制器的13个寄存器的开始地址     adrl r2, mem_cfg_val @ 这13个值的起始存储地址     add r3, r1, #52 @ 13*4 = 54 1:     ldr r4, [r2], #4 @ 读取设置值，并让r2加4     str r4, [r1], #4 @ 将此值写入寄存器，并让r1加4     cmp r1, r3 @ 判断是否设置完所有13个寄存器     bne 1b @ 若没有写成，继续     mov pc, lr @ 返回 .align 4 mem_cfg_val:     @ 存储控制器13个寄存器的设置值     .long 0x22011110 @ BWSCON     .long 0x00000700 @ BANKCON0     .long 0x00000700 @ BANKCON1     .long 0x00000700 @ BANKCON2     .long 0x00000700 @ BANKCON3     .long 0x00000700 @ BANKCON4     .long 0x00000700 @ BANKCON5     .long 0x00018005 @ BANKCON6     .long 0x00018005 @ BANKCON7     .long 0x008C07A3 @ REFRESH     .long 0x000000B1 @ BANKSIZE     .long 0x00000030 @ MRSRB6     .long 0x00000030 @ MRSRB7 .end

leds.c程序如下：

****************************************************************************** *Name: leds.c *Desc: led灯全灭，然后依次点亮4个LED灯，最后把4个LED灯全部点亮 *Parameter: *Return: *Author: yoyoba(stuyou@126.com) *Date: 2011-5-8 *Modify: 2010-5-8 ********************************************************************************/ #define GPFCON (*(volatile unsigned long *)0x56000050) //GPFCON地址为0x56000050 #define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000054) //GPFDAT地址为0x56000054 void wait(unsigned long dly) {     for(; dly > 0; dly--); } int Main() //注意Main函数名的写法 {     GPFCON=0x00005500; //GPFCON写入0x00005500，即GFP4-7设置为输出功能         while(1)     {         wait(30000);         GPFDAT=0x000000f0; //GPFDAT写入0x000000f0，即GPFDAT[7:4]=1111,4个LED灯全灭         wait(30000);                 GPFDAT=0x000000e0; //GPFDAT写入0x000000e0，即GPFDAT[7:4]=1110,LED4点亮                wait(30000);         GPFDAT=0x000000d0; //GPFDAT写入0x000000d0，即GPFDAT[7:4]=1101,LED5点亮         wait(30000);         GPFDAT=0x000000b0; //GPFDAT写入0x000000b0，即GPFDAT[7:4]=1011,LED6点亮         wait(30000);         GPFDAT=0x00000070; //GPFDAT写入0x00000070，即GPFDAT[7:4]=0111,LED7点亮         wait(30000);         GPFDAT=0x00000000; //GPFDAT写入0x00000000，即GPFDAT[7:4]=0000,4个LED灯全亮     }     return 0; }

Makefile文件如下：

sdram.bin : head.S leds.c     arm-linux-gcc -c -o head.o head.S     arm-linux-gcc -c -o leds.o leds.c     arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 head.o leds.o -o sdram_elf     arm-linux-objcopy -O binary -S sdram_elf sdram.bin     arm-linux-objdump -D -m arm sdram_elf > sdram.dis clean:     rm -f sdram.dis sdram.bin sdram_elf *.o

通过配置文件，可以看到，该程序被链接到0x30000000，正好为SDRAM的起始地址。该程序具体的地址关系参考《嵌入式LINUX应用开发完全手册》韦东山。

在LINUX下输入make，生成sdram.bin，使用EDUKITIII实验箱提供的FLASH编程工具把sdram.bin烧到试验箱的NAND FLASH中（注意：SW104短接），NAND FLASH配置文件可以使用NAND FLASH烧写VIVI的配置文件，FLASH扇区设置为1-2（NAND FLASH中一个扇区为64KB，sdram.bin文件只有1K，因此使用2个FLASH扇区足够了）。烧写完成，重新启动开发板，观察LED被点亮的情况。

如果在WindowsXP+EmbestIDE环境中运行该程序，而不是直接烧写到NAND FLASH，LED灯点亮情况好像不对，似乎没有从SRAM拷贝到SDRAM中，因为LED灯闪烁速度比较快，不知道什么原因。