存储管理实验linux,07-存储管理器实验

S3C2440的存储控制器提供了访问外设所需要的信号,它有如下特性:

支持大/小端字节(通过软件选择);

每个BANK的地址空间为128MB,总共1GB(8个BANK);

可编程控制的总线宽度(8/16/32bit),BANK0只有两种位宽(16/32bit);

总共8个BANK:BANK0-BANK5可以支持外接ROM、SRAM等;BANK6-BANK7除了支持ROM、SRAM外,还支持SDRAM等;

BANK0-BANK6七个BANK的起始地址固定;

BANK7的起始地址可编程选择;

每个BANK的访问周期均可编程控制;

通过外部的wait信号延长总线的访问周期;

在外接SDRAM时,支持自刷新和省电模式模式。

S3C2440对外引出的27根地址线ADDR0-ADDR26的访问范围只有128MB,而八个片选信号nGCS0-nGCS7对应于BANK0-BANK7,当访问BANKx的地址空间时,nGCSx引脚输出低电平用来选中外接的设备。每个nGCSx对应128MB地址空间,8个nGCSx信号总共对应了1GB。

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在TQ2440开发板中BANK6连接SDRAM,CPU对其提供了一组用于SDRAM的信号:

SDRAM时钟有效信号LSCKE;

SDRAM时钟信号LSCLK0/LSCLK1;

数据掩码信号LnWBE0/LnWBE1/LnWBE2/LnWBE3;

SDRAM行地址选通脉冲信号LnSRAS;

SDRAM列地址选通脉冲信号LnSCAS;

写允许信号LnWE

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1、SDRAM介绍

SDRAM的内部是一个存储阵列,如同一个二维表格,将数据填进去。其检索原理和表格相同,先指定一个行地址,再指定一个列地址就可以准确找到所需要的单元格。这个单元格被称为存储单元,而表格则称为逻辑BANK(L-BANK),SDRAM一般有4个L-BANK其逻辑图为上图所示。

访问SDRAM可以分为如下四个步骤:

1、CPU发出的片选信号LnSCS0有效;

2、SDRAM中有4个L-BANK,需要两根地址线来选中其中一个,从图中可知使用ADDR24、ADDR25作为L-BANK选择信号;

3、对选中的芯片进行统一行/列(存储单元)寻址;

4、找到存储单元后,被选中的芯片进行同一的数据传输。

在TQ2440开发板中使用了两片16位的ADRAM芯片并联组成32位的位宽,与CPU的32根数据线(DATA0-DATA31)相连。BANK6的起始地址为0x30000000,所以SDRAM的访问地址为0x30000000-ox33ffffff,共64MB。

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2、存储控制器的寄存器使用

在S3C2440中,存储控制器一共有13个寄存器,BANK0-BANK5只需要设置BWSCON和BANKCONx(x为0-5)两个寄存器,BANK6/BANK7外接SDRAM时,除了WSCON和BANKCONx(x为6-7)外,还需要设置REFRESH、BANKSIZE、MRSRB6、MRSRB7等四个寄存器。下面分别说明每个寄存器。

位宽和等待控制寄存器BWSCON

BWSCON

说明

STx

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

WSx

是否使用存储器的WAIT信号,通常设为0

DWx

使用两位来设置相应BANK的位宽,0b00对应8位,0b01对应16位,0b10对应32位,0b11保留

对于BANK0,它没有ST0和WS0、DW0([2:1]),bank0只支持两种位宽16/32。

BANK控制寄存器BANKCONx(x为0-5),控制BANK0-BANK5外接设备的访问时序,使用默认的0x0700即可满足TQ2440开发板。

BANK控制寄存器BANKCONx(x为6-7),在8个BANK中,只有BANK6和BANK7可以外接SRAM或SDRAM,因此其设置方法有所不同。

BANKCONn

说明

MT [16:15]

用于设置BANK外接的是SRAM或SDRAM,00 = ROM or SRAM,11 = Sync. DRAM

Trcd [3:2]

RAS to CAS delay,推荐设置0b01

SCAN [1:0]

SDRAM的列地址位数,00 = 8-bit 01 = 9-bit 10= 10-bit

刷新控制寄存器REFRESH

REFRESH

说明

REFEN [23]

0,禁止SDRAM的刷新功能,1,开启SDRAM的刷新功能

TREFMD [22]

SDRAM的刷新模式。0 = CBR/Auto Refresh 1 = Self Refresh(一般系统休眠时使用)

Trp [21:20]

一般设置为0

Tsrc [19:18]

设为默认值11

Refresh Counter [10:0]

SDRAM的刷新值,Refresh period = (211-SDRAM时钟频率(MHX)+1)/sdram刷新周期(us)

BANKSIZE寄存器

BANKSIZE

说明

BURST_EN [7]

0,禁止ARM核突发传输;1,ARM核支持突发传输

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

SCLK_EN [4]

0,时刻发出SCLK信号;1,仅在访问SDRAM期间发出SCLE信号

BK76MAP [2:0]

配置BANK大小

SDRAM模式设置寄存器MRSRBx(6-7)

MRSRBx

说明

CL [6:4]

SDRAM时序的时间参数设置

3、存储控制器实验;点亮LED灯

从NAND Flash启动CPU时,CPU会通过内部的硬件将NAND Flash开始的4KB数据复制到称为Steppingstone的4KB的内部RAM中(起始地址为0),然后跳转到地址0开始执行。

本实验先使用汇编语言设置好存储控制器,使外接的SDRAM可用,然后把程序本身从Steppingstone复制到SDRAM,最后跳转到SDRAM中执行。

首先在head.S文件中,完成的工作是设置SDRAM,将程序复制到SDRAM中,然后跳转到SDRAM继续执行。

.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

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

在leds.c文件中,完成led循环闪烁的实验:

#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)

#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)

/*

* LED1,LED2,LED4对应GPB5、GPB6、GPB7、GPB8

*/

#define GPB5_out (1<

#define GPB6_out (1<

#define GPB7_out (1<

#define GPB8_out (1<

void wait(volatile unsigned long dly)

{

for(; dly > 0; dly--);

}

int main(void)

{

unsigned long i = 0;

// LED1,LED2,LED3,LED4对应的4根引脚设为输出

GPBCON = GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out;

while(1){

wait(30000);

GPBDAT = (~(i<<5)); // 根据i的值,点亮LED1,2,3,4

if(++i == 16)

i = 0;

}

return 0;

}

Makefile的编写为:

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 #链接代码段的起始地址为0x30000000

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

代码的具体流程图为:

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f6ab745f919dcdcb65cc1e35f8215b84.png   

42b0e70cdcd8c6aa67a2785d4a8ed11a.png

e81f7bb8e5b2aebccf43b524c049ae29.png

实验结果:

d0a660f357c299577e5d24d77a8a67a3.png

f4b5305b3849cb6f9a28351fa41436f4.png

相比于直接在内部SRAM运行结果,可以发现在外部SDRAM运行的LED点灯程序,LED闪烁变慢 。本程序只能将内部SRAM的4KB程序复制到外部SDRAM,当程序大于4KB时,要复制4KB后的代码,就需要使用NAND Flash控制器。

实验代码

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