存储控制器（SDRAM操作）

什么是存储控制器

2440是32位单片机，进行数据访问时通过32位地址访问。
CPU发出32位地址信号给存储控制器，存储控制器根据地址信号设置片选信号及地址总线，将相应数据通过数据总线传回存储控制器，存储控制器将收到的数据以字节为单位发送给CPU。

CPU通过存储控制器读写数据总体概述：

存储控制器与相应内存芯片根据芯片手册正确接线。
为存储控制器设置好寄存器（结合原理图、内存芯片手册、开发板芯片手册设置相应数据位宽、片选信号、时钟等信息）。
CPU向芯片手册发送32位地址信号。
存储控制器根据收到的地址信号结合步骤2设置好的寄存器信息生成相应片选信号、地址总线等信息。
存储控制器与相应内存间的数据传输由位宽决定（8/16/32）。CPU数据以字节为单位（8），与存储控制器的数据交换要遵循一定规律（内存控制器根据寄存器位宽信息自动完成转化过程）。
例如内存芯片为数据位宽是16位，则CPU发送的字节会存到存储控制器的高八位或者低八位，另外八位存储另一个八位数据。即当存储控制器数据位宽为16时，地址总线最后一位无效（两个数据共用一个存储控制器地址）。当存储控制器数据位宽为32时，地址总线最后四位无效（四个数据共用一个存储控制器地址）。

2440存储控制器简介（memory controller）

支持小端/大端字节序（通过软件选择）
地址空间：每个BANK有128M（总共1G，8个BANK）
可编程的访问位宽：BANK0为16/32位，其他BANK为8位/16位/32位
总共8个存储器BANK，其中6个用于ROM，SRAM，等等。其余的2个用于ROM，SRAM，SDRAM等等
7个BANK的起始地址是固定的（BANK0~BANK6）
1个BANK的起始地址和大小可编程（BANK7）
所有BANK的访问周期可编程
外部的wait信号可延长总线周期
外接SDRAM支持自刷新和掉电模式

注意：BANK6和BANK7的地址空间大小必须相等（BANK6和BANK7的地址空间大小是可编程的）

以上内容可通过三星数据手册查询。

S3C2440对外引出ADDR0~ADDR26共27根地址线，可访问128*2^20 = 128M 地址空间，配合8个片选信号nGCS0~nGCS8，可达到1G地址空间。

上图为S3C2440地址映射图，分NAND flash和非NAND flash 两种情况。当CPU发出地址信号时，存储控制器会根据地址信号设置片选信号，再根据地址线访问到具体外设。
具体地址信号为片选的初始信号加地址线信号。
2440存储控制器相关寄存器介绍：

1）位宽和等待控制寄存器BWSCON
BWSCON中每四位控制一个BANK
STx:启动/禁止SDRAM的数据掩码引脚
WSx:是否使用存储器的WAIT信号
DWx:设置对应BANK的位宽，0b00对应8位，0b01对应16位，0b10对应32位，0b11表示保留
比较特殊的是BANK0，由硬件跳线决定DW0，0b01表示16位，0b10表示32位，BANK0只支持16、32两种位宽本板为0x22011110

2）BANK控制寄存器BANKCONx(x为0-5)
这些寄存器用来控制BANK0-BANK5外接设备的访问时序，使用默认0x0700即可

3）BANK控制寄存器BANKCONx(x为6-7)
MT[16:15]:设置BANK外接ROM/SRAM还是SDRAM，00=ROM/SRAM，01=保留，10=保留，11=SDRAM
MT=0b00时，与BANKCON0-BANKCON5类似
MT=0b11时
Trcd[3:2]:RAS to CAS delay，设为推荐值0b01
SCAN[1:0]:SDRAM的列地址数，本开发板使用的SDRAM列地址数为9，0b00=8位，0b01=9位，0b10=10位
本开发板BANKCON6/7均设为0x00018005

4）刷新控制寄存器REFRESH
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=SelfRefresh
Trp[21:20]: SDRAM RAS预充电时间 00=2 clocks，01=3clocks，10=4clocks，11=不支持
Tsrc[19:18]: SDRAM半行周期时间 00=4clocks，01=5clocks，10=6clocks，11=7clocks，SDRAM行周期时间Trc=Tsrc+Trp
Refresh Counter[10:0]: SDRAM刷新计数，刷新时间=(2^11+1-refresh_count)/HCLK，在未使用PLL时，HCLK=晶振频率12MHz，刷新周期为7.8125us
refresh_count=2^11+1-12*7.8125=1955
REFRESH=0x008C0000+1955=0x008C07A3

5）BANKSIZE寄存器
BURST_EN[7]: 0=ARM核禁止突发传输，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=仅在方位SDRAM期间发出SCLK信号
BK76MAP[2:0]: 设置BANK6/7的大小，0b010=128MB/128MB，0b001=64MB/64MB，0b000=32M/32M，0b111=16M/16M，0b110=8M/8M，0b101=4M/4M，0b100=2M/2M
则本开发板BANKSIZE设为0xB1

6）SDRAM模式设置寄存器MRSRBx(x为6-7)
CL[6:4]: 0b000=1clocks,0b010=2clocks,0b011=3clocks
本开发板取0b011，MRSRB6/7取值为0x30

SDRAM简介

SDRAM的内部是一个个存储阵列，阵列就如同表格一样，将数据“填”进去。和表格的检索原理一样，先指定一个行（Row）和一个列（Column），就可以准确的找到所需要的单元格，这就是SDRAM寻址的基本原理，这个单元格被称为存储单元，这个表格（存储阵列）就是逻辑Bank（Logical Bank，简称L-Bank）。SDRAM一般分为4个L-Bank。

现在我们实验的是通过CPU访问SDRAM，那么我们就大概的想象一下，我们可以大致的分为4个步骤：
①CPU发出的片选信号nGCS6有效，它选中SDRAM芯片。（从V3原理图可得）
②SDRAM中有4个L-Bank，需要两根地址信号线选中哪一个L-Bank。（从V3原理图我们可以知道 CPU的ADDR24、ADDR25作为L-Bank的选择信号）
③对SDRAM进行统一的行/列寻址。（这样我们就可以确定具体访问芯片内部哪一个存储单元了）
④找到存储单元后，就要对SDRAM进行数据传输了。（这里我们就需要知道数据宽度等等）

对于①，很显然。
对于②，[ADDR25:ADDR24]=0b00/0b01/0b10/0b11,就正好对应四个L-Bank了。
对于③，（这个我们就得SDRAM的芯片手册和原理图结合看一下了）根据SDRAM的列地址线数目设置CPU相关的寄存器后，CPU就会从32位的地址中自动分出L-Bank选择信号、行地址信号、列地址信号，然后先后
发出行地址信号，列地址信号。L-Bank选择信号在发出行地址信号的同时发出，并维持到列地址信号结束。
在我们这个实验中，行地址、列地址共用ADDR2~ADDR14，然后使用nSRAS、nSCAS来区分它们（Bank6的位宽是32，也就是CPU访问SDRAM，一次访问4个字节。而CPU的单位是Byte，eg：CPU内存地址0x00000000、0x00000001、0x00000002、0x00000003其实访问的都是SDRAM的0x00000000，即CPU真正有效的地址位是从ADDR2开始的，所以ADDR0和ADDR1没用）。
通过原理图我们可以看出，这个开发板的两根地址线ADDR24、ADDR25作为L-Bank的选择信号，行地址数为13，列地址数为9。当nSRAS信号有效时，ADDR2~ADDR14发出的是行地址信号，它对应32bit地址空间的
bit[23:11]。当nSCAS信号有效时，ADDR2~ADDR14发出的是列地址信号，它对应32bit地址空间的bit[10:2]（地址信号我目前的理解是行信号加列信号加片选信号，具体行列信号位于地址空间哪一位有上述可能，但不一定）。
参考文章：https://blog.csdn.net/yxtxiaotian/article/details/80736262

代码

head.s

@*************************************************************************
@ File：head.S
@ 功能：设置SDRAM，将程序复制到SDRAM，然后跳到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_loopdisable_watch_dog:@ 往WATCHDOG寄存器写0即可mov r1,     #0x53000000mov r2,     #0x0str 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0x30000000mov r1, #0ldr r2, =SDRAM_BASEmov r3, #4*1024
1:  ldr r4, [r1],#4     @ 从Steppingstone读取4字节的数据，并让源地址加4str r4, [r2],#4     @ 将此4字节的数据复制到SDRAM中，并让目地地址加4cmp 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4str r4,     [r1], #4            @ 将此值写入寄存器，并让r1加4cmp 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

makefile

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

leds.c

#define  GPFCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
#define GPFDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000054)#define  GPF4_out    (1<<(4*2))
#define GPF5_out    (1<<(5*2))
#define GPF6_out    (1<<(6*2))void  wait(volatile unsigned long dly)
{for(; dly > 0; dly--);
}int main(void)
{unsigned long i = 0;GPFCON = GPF4_out|GPF5_out|GPF6_out;     // 将LED1,2,4对应的GPF4/5/6三个引脚设为输出while(1){wait(30000);GPFDAT = (~(i<<4));      // 根据i的值，点亮LED1,2,4if(++i == 8)i = 0;}return 0;
}