第5章存储器设计

1、第 5 章 存储系统设计 5.1存储器控制器 一、存储器的分类一、存储器的分类 主要分为主要分为ROM和和RAM 1、RAM RAM有两大类：静态有两大类：静态RAM，动态，动态RAM 静态静态RAM（Static RAM/SRAM） SRAM速度非常快，是目前读写最快的速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，的一级缓冲，二级缓冲。二级缓冲。 动态动态RAM（Dynamic RAM/DRAM） DRAM速度比速度比SRAM慢，不过还是比慢，不过还是比任何的任何的

2、ROM都要快，价格上来说相比都要快，价格上来说相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。的。 在在ARM中使用的中使用的SDRAM(同步同步 DRAM Synchronous DRAM ），就是动态数据），就是动态数据存储器存储器“动态动态”，指的是当我们将，指的是当我们将数据写入数据写入DRAM后，经过后，经过一段时间，数据会丢失，一段时间，数据会丢失，因此需要一个额外电路进因此需要一个额外电路进行内存刷新操作。行内存刷新操作。 2、ROM ROM也有很多种也有很多种: PROM是可编程的是可编程的ROM， PROM是一次是一次性的，也就是软件灌入后，就无法

3、修改性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品。了，这种是早期的产品。 EPROM（可擦除可编程（可擦除可编程ROM）通过紫）通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。用的存储器。 EEPROM是通过电子擦出，价格很高，是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。写入时间很长，写入很慢。 FLASH存储器又称闪存，不仅具备电子可存储器又称闪存，不仅具备电子可擦除可编程（擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据断电丢失数据同时可以快速读取数据. Flash主要有两种主要有两种NOR Fl

4、ash和和NADN Flash。 NOR FLASH的主要供应商是的主要供应商是INTEL 等厂商，曾经是等厂商，曾经是FLASH的主流产品。的主流产品。 特点特点： （1）可以直接从可以直接从FLASH中运行程序中运行程序 （2）工艺复杂，价格比较贵）工艺复杂，价格比较贵 （3）存储容量较小）存储容量较小 NAND FLASH的主要供应商是的主要供应商是SAMSUNG和东芝和东芝 特点特点： （1）比比NOR FLASH拥有更大存储容量，而拥有更大存储容量，而且便宜。市场主流且便宜。市场主流 （2）无法寻址直接运行程序，只能存储数）无法寻址直接运行程序，只能存储数据。据。 （3）容易出现坏区

5、，所以需要有校验的算）容易出现坏区，所以需要有校验的算法。法。 3、嵌入式使用的存储器、嵌入式使用的存储器 ARM嵌入式系统经常使用嵌入式系统经常使用NAND Flash存储器存放启动程序，在存储器存放启动程序，在SDRAMSDRAM上执行主程序上执行主程序代码，速度较快。代码，速度较快。 二、2410 存储器映像 地址空间：地址空间： 寻址范围为寻址范围为1G字节，分为字节，分为8个块个块banks， 每每bank有有128M字节。字节。 地址线地址线A0-A26A0-A26，2727条地址线，寻址条地址线，寻址128M128M 8个块个块banks为为bank0bank7, 其中其中6个个

6、banks用于用于ROM，SRAM等，剩下等，剩下2个个banks用于用于ROM，SRAM，SDRAM等等 存储器映射存储器映射 24102410外部外部2727条地址线，访问条地址线，访问128M128M的存储器空间。的存储器空间。 8 8个块有个块有nGCS7.0nGCS7.0外部引脚选定外部引脚选定 实验板：实验板： NAND_FLASH存储器存储器 板卡上板卡上NAND_FLASH存储器为存储器为K9F5608（32MB，8位数据总线）位数据总线） CPU分配给它的地址空间为分配给它的地址空间为0 x0000 00000 x01ff ffff。 启动代码部分则放在从启动代码部分则放在从

7、0 x0000 0000开始的地址空开始的地址空间内。间内。 核心板上电复位时，系统首先将核心板上电复位时，系统首先将Nand_Flash开始的开始的04K的程序映射到的程序映射到SteppingStone区，然后从那里开始区，然后从那里开始执行。执行。Nand_Flash可以存放数据和程序。可以存放数据和程序。 SDRAM存储器单元存储器单元 板卡上板卡上SDRAM存储器为存储器为HY57V561620(32MB，8位数据总线位数据总线) CPU分配给这两片分配给这两片SDRAM的地址空间分别为的地址空间分别为 0 x3000 0000 - 0 x31ff ffff（ Bank6区）区） 0

8、 x3200 0000-0 x33ffffff, （Bank7区）区）5.1.3 内存控制器 为访问外部存储器提供控制信号，为访问外部存储器提供控制信号，2410提供提供了了13个特殊寄存器，对存储器进行控制。个特殊寄存器，对存储器进行控制。 1、BWSCON总线宽度控制寄存器总线宽度控制寄存器 功能：控制各组存储器的总线宽度和访问周期功能：控制各组存储器的总线宽度和访问周期 每每4位控制一个位控制一个BANK，最高位对应，最高位对应BANK7BWx:设置相应设置相应BANK的位宽。的位宽。00：8 ，01：16，10：32WSx :是否使用存储器等待信号，通常为是否使用存储器等待信号，通常为

9、0STx :启动启动禁止禁止SDRAM掩码引脚，其中掩码引脚，其中 SDRAM:0，SRAM:1 BWSCON=0010,0010,0001,0001,0001,0001,0010,0000B=22111120H 设置设置bank1，bank6,7为为32位，其余位，其余16位，位，注意注意：bank0不需要程序设定，由外部引不需要程序设定，由外部引脚设定脚设定 2、BANKCONn 总线控制寄存器，可控制各总线控制寄存器，可控制各bank的的nGCS时序时序 BANKCON0-BANKCON5默认值为默认值为0 x700，访，访问周期为问周期为14个周期。个周期。 BANKCON6,和和BA

10、NKCON7： 位位16:15MT表示存储器类型：表示存储器类型：11=SDRAM 位位3.2Trcdx延时延时 设定为设定为01=3个时钟周期个时钟周期 位位1.0SCAN:列地址数列地址数01=9个周期个周期 BANKCON6,7=1,1000,0000,0000,0101B=18005H 3、REFRESH 刷新寄存器，用于刷新寄存器，用于SDRAM的自动刷新的自动刷新23REFEN:刷新控制位，刷新控制位，置置1使能使能SDRAM刷新刷新22TREFMD:刷新方式，刷新方式，0自动刷新自动刷新21.20Trp:控制控制SDRAM预充电时间预充电时间 00=2个时钟周期个时钟周期，01=

11、3个，个，10=4个个19.18Tsrc:控制控制SDRAM半行周期时间半行周期时间11=7个时钟周期个时钟周期，00=4个，个，01=5个，个，10=6个个10.0REFCNT:刷新计数器值刷新计数器值 刷新周期刷新周期=（211-REFCNT+1)/HCLK 系统中系统中HCLK=100MHZ 刷新周期刷新周期=9.36us 计算计算REFCNT=211 -9.36*100+1=1113=459HREFRESH=1000,1100,0000,0100,0101,1001B=8C0459H4、BANKSIZE 组大小编程寄存器，设置组大小编程寄存器，设置BANK6，BANK7的大小。的大小。

12、2.0控制控制bank6,7的存储器映射的存储器映射100 2M 0X30000000-301FFFFF(bank6) 0 x30200000-303FFFFF(bank7)101 4M 0X30000000-303FFFFF(bank6) 0 x30400000-307FFFFFF(bank7)110 8M 0X30000000-307FFFFF(bank6) 0 x30800000-30FFFFFF(bank7)111 16M 0X30000000-30FFFFFF(bank6) 0 x31000000-31FFFFFF(bank7)000 32M 0X30000000-31FFFFFF(

13、bank6) 0 x32000000-33FFFFFF(bank7)001 64M 0X30000000-33FFFFFF(bank6) 0 x34000000-37FFFFFF(bank7)010 128M 0X30000000-37FFFFFF(bank6) 0 x38000000-3FFFFFFF(bank7)BANKSIZE=0X32=00110010 5、MRSRB6，MRSRB7 SDRAM模式设定寄存器，设定模式设定寄存器，设定SDRAM的时的时钟周期钟周期寄存器各位定义如寄存器各位定义如p105其中：其中：6.4:CAS反应时间反应时间 000=1个时钟周期个时钟周期 010=

14、2个时钟周期个时钟周期 011=3个是时钟周期个是时钟周期 others=保留保留所以：所以：MRSRB6,7=0X30 设定设定SDRAM反应时反应时间为间为3个时钟周期。个时钟周期。程序： SMRDATA DATA DCD 0X22111120 ;BWSCON DCD 0X0700 ;BANKCON0 DCD 0X0700 ; BANKCON1 DCD 0X0700 ; BANKCON2 DCD 0X0700 ; BANKCON3 DCD 0X0700 ; BANKCON4 DCD 0X0700 ; BANKCON5 DCD 0X18005 ; BANKCON6 DCD 0 x18005

15、; BANKCON7 DCD 0X8C0459 ; REFRSH DCD 0 x32 ;BAKSIZE DCD 0 x30 ;MRSR6 DCD 0 x30 ;MRSR7 寄存器名 地址 BWSCON 0 x48000000 BANKCON0 0 x48000004 BANKCON1 0 x48000008 BANKCON2 0 x4800000c BANKCON3 0 x48000010 BANKCON4 0 x48000014 BANKCON5 0 x48000018 BANKCON6 0 x4800001c BANKCON7 0 x48000020 REFRSH 0 x48000024 BAKSIZE 0 x48000028 MRSR6 0 x4800002c MRSR7 0 x