基于S3C4510B的存儲系統(tǒng)原理與設計

1、基于S3C4510B的存儲系統(tǒng)原理與設計摘要：S3C4510B是三星公司生產(chǎn)的基于ARM核的16/32位RISC微處理器，因其很高的性價比而得到廣泛的應用。然而基于該芯片的存儲系統(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別上的尋址問題以及其他問題，往往因為在現(xiàn)有的文獻中沒有講到而令人感動迷惑，但它們對系統(tǒng)硬件和軟件的設計卻非常重要，因此本文試圖把這些問題一一講述清楚，然后在此基礎上給出具體的存儲接口電路，最后簡要闡述了基于該電路的存儲系統(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，因其很高的性價比而得到廣泛的應用。然而基于該芯片的存

2、儲系統(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別上的尋址問題以及其他問題，往往因為在現(xiàn)有的文獻中沒有講到而令人感動迷惑，但它們對系統(tǒng)硬件和軟件的設計卻非常重要，因此本文試圖把這些問題一一講述清楚，然后在此基礎上給出具體的存儲接口電路，最后簡要闡述了基于該電路的存儲系統(tǒng)在uClinux中的實現(xiàn)和配置。關鍵詞：尋址，內部系統(tǒng)總線，外部地址總線，Bank地址1.引言 對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員來說，深刻地理解其存儲系統(tǒng)的尋址原理和有效的管理存儲系統(tǒng)對正確高效地設計嵌入式系統(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)中最常用的存儲器包括有EEPROM、FLASH、NormalDRAM和

3、Sync.DRAM等。本文所采用的存儲器包括有SDRAM和FLASH。S3C4510B（以下簡稱4510）微處理器是構建在ARM核ARM7TDMI之上的，ARM7TDMI的地址總線為32位的，4510的內部系統(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16MB的內存地址空間，本文就試圖回答這些問題。最后還介紹了基于S3C4510B的存儲系統(tǒng)在硬件級別上的設計即接口設計和uClinux中對存儲系統(tǒng)編程的實現(xiàn)。2.基于S3C4510B的存儲系統(tǒng)原理2.1.32位地址總線與26位內部系統(tǒng)總線的關

4、系 ARM7TDMI把存儲器看作是從零向上增長的許多字節(jié)的線性集合，0字節(jié)到3字節(jié)為第一個字，4字節(jié)到7字節(jié)為第二個字如此等等，它的地址總線是32位的，而4510的內部系統(tǒng)總線卻是26bit的，也就是說它能夠尋址的最大空間是226byte,即64MB的地址空間0x00000000x3FFFFFF。很顯然構建在ARM7TDMI上的RISC微控制器4510的內部地址總線僅用到了ARM7TDMI的32位地址總線的低26位，并且是一一對應的相連。2.2.4510尋址原理 以SDRAM芯片HY57V1620HG為例說明。該芯片的內部存儲組織是4Banks*1M*16Bit，即共有4個Banks，每Ban

5、k中有1M個半字（16Bit）。因為該芯片引腳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單元陣列表格。其中每一個表格代表16Bit的數(shù)據(jù)存儲單元。在實際工作中，首先Bank地址與相應的行地址是同時發(fā)出的，然后再同時發(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單元陣列表格中的一個存儲單元。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.存儲系統(tǒng)接口電路具體設計 從2.2節(jié)的分析可以知道所謂的片選信號對4510來說就是存儲器組選擇信號。4510

6、把nRCS<5：0用作FLASH的片選信號，把nSDCS3:0用作SDRAM的片選信號。從參考文獻3看到HY57V1620的LDQM和UDQM兩引腳是起到DataInput/OutputMask的作用。存儲系統(tǒng)是如何利用這兩個引腳的呢？當4510執(zhí)行內存中半字數(shù)據(jù)讀取指令LDRH、字節(jié)數(shù)據(jù)讀取指令LDRB等指令時，這兩個引腳就發(fā)揮作用了。例如當執(zhí)行LDRB時，4510就會發(fā)出控制信號使得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)。 上圖是存儲系統(tǒng)電路原理圖。兩片HY57V1620的并聯(lián)設計是為了充分發(fā)揮32位MPU的性能4.存儲系統(tǒng)在嵌入式操作系統(tǒng)uClinux中的實現(xiàn)與配置 所謂的存儲系統(tǒng)在uClinux中的實現(xiàn)與配置實質上就是對4510的各個存儲器組的控制寄存器進行設置。此處運用的是uClinux-Samsung-20020318.tar.gz版本。所謂配置存儲系統(tǒng)所有的4510相關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*/真正進行存儲系統(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/*設定系統(tǒng)寄存器的值*/ldrr1,=rSYSCFGstrr1,r0adrr0,SDRAM_SYSINIT_RESET/*設定初始化存儲映射*/ldmiar0,r1-r12ldrr0,=SYS_INIT_BASE/*該宏定義位于上面提到的Hardware.h中，是外部存儲寄存器組中第一個寄存器的地址*/stmiar0,r1-r125.結束語 本文闡述了本人在嵌入式系統(tǒng)設計過程中遇到的