处理器和存储器的错位相连 -

标题: 处理器和存储器的错位相连 [打印本页]

作者: 51黑ren 时间: 2015-12-27 05:15
标题: 处理器和存储器的错位相连
对于具体存储器而言，它的位宽是一定的，所谓位宽，指的是“读/写操作时，最小的数据单元”──别说最小单元是“位”，一般存储器上没有单独的“位操作”，修改位时通过把整个字节、字或双字读出来、修改，再回写。对于处理器来说，一个地址对应的是一个字节（8位），也就是说处理器的地址线对应的最小数据单元是字节。
   这里需要注意的是，不要把“存储器的位宽”和“处理器的位数”这两个概念混淆了。存储器的位宽是读写存储器的最小数据单元，处理器位数是处理器可以一次处理的字节数，32位处理器可以一次处理4字节数据。
   如果处理器最小数据单元是8位，存储器位宽是16位，那在我们写程序时会特意进行16位操作吗？显然不会，我们写代码时，可不管外设到底是多少位。这是如何实现的呢？原因在于有存储控制器（MemoryController）这个中间层。
   存储控制器根据存储器的位宽，每次总是读/写16位数据。
   以读操作为例：
   处理器进行8位操作时，它选择其中的8位返回给处理器；
   处理器进行16位操作时，它直接把这16位数据返回给处理器；
   处理器进行32位操作时，它发起2次读/写，把结果组合成32位返回给处理器。
   假设现在的连线是：处理器的（ADDR1－ADDR20）接到16位的存储器（A0－A19），即处理器的ADDR0不接──这说明：不管ADDR0是0还是1，存储器接收到的地址是一样的。处理器发出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1时，存储器看到的都是0bxxxxxxxxx，返回给存储控制器的都是同一个16位数据。再由MemoryController选择其中的低8位或高8位给处理器。
   存储控制器会做以下事情：
   软件要读取地址0上的8位数据时，硬件是这样进行的：
      ① MemoryController发出0b000000000000000000000的地址信号，存储器的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
      ②存储器在数据总线D0～D15上提供一个16位的“最小数据单元”的数据；
      ③存储控制器读入16位数据；
      ④存储控制器把16位数据的低8位返回给处理器，就得到了一个8位数据。
   软件要读取地址1上的8位数据时，硬件是这样进行的：
   ①存储控制器发出0b000000000000000000001的地址信号，存储器的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
   ②存储器在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是存储器中的第1个“最小数据单元”
   ③存储控制器读入这个16位数据
   ④存储控制器把这个16位数据的高8位(注意，前面的低8位)返回给处理器，这就是一个8位数据。
   所以：
   外设位宽是8时，处理器的A0～AXX与外设的A0～AXX直接相连
   外设位宽是16时，处理器的A1～AXX与外设的A0～AYY直接相连，表示不管处理器的A0是0还是1，外设看到的都是同一个地址，对应16位的数据，存储控制器对数据进行选择或组合，再提供给处理器。
   外设位宽是32时，处理器的A2～AXX与外设的A0～AZZ直接相连，表示不管处理器的A0A1是00，01，10还是11，外设看到的都是同一个地址，对应32位的数据，“MemoryController”对数据进行选择或组合，再提供给处理器

ARM与不同位宽存储器的地址线错位接口 , 外部总线接口深入
ARM是32位，地址空间是2的32次幂，4G地址空间。所有的外设（FLASH,RAM,SD卡等等）都映射到这4G的空间上。比如大部分ARM7都把RAM映射到0x40000000,所以对RAM的操作就在0X40000000开始的地址上。FLASH从0X0开始。使用FLASH还要考虑地址重映射，就是选择片内FLASH或片外FLASH。

  FLASH一般是8位或16位，当它接到32位的ARM上时，地址位就会错位。对于16位FLASH，FLASH的A0要接ARM的A1。对于8位FLASH，FLASH的A0要接ARM的A0。ARM的A0对应8位，ARM的A1对应16位，ARM的A2对应32位，如果FLASH是32位，那么FLASH的A0接ARM的A2

32位的FLASH，FLASH的A0要接ARM的A2，因为32位地址表示4个字节，每次要跳4个字节的话，那么就是从A2开始才变化，A1 A0不变化
16位的FLASH，FLASH的A0要接ARM的A1，因为16位地址表示2个字节，每次要跳2个字节的话，那么就是从A1开始才变化，A0不变化
8位的FLASH，FLASH的A0要接ARM的A0，因为8位地址表示1个字节，每次要跳1个字节的话，那么就是从A0开始才变化。
对于 16位的FLASH ，我们可以这样认为：16位存储器的设计者将低位A[0]省掉了，我们只要读取一次就可以得到两个字节，读取的
这个地址对应于ARM发出的地址的A[21..1]，即实际上是存储器需要的偶地址（偶地址是针对ARM发出的地址而言的）。

LPC2200，S3C2410A,S3C2440等都是上述这样的，当然也有不同的。
IMX27和BF537这两款CPU都是不管存储器是多少位的的,都是直接A0-B0,没有任何考虑错位的情况，是因为他们的存储控制器已经内部作了处理
了,三星的如S3C2443S3C2450S3C6410等后续的也都是这样子了
再来看看外部总线配置EMC和外部总线功能引脚的关系：
OE：输出使能OUT EABLE
WE：WRITEEABLE 写入使能
CE：chipEABLE 片选
ALE：地址锁存使能（ADRESS LOCK EABLE）
BLS：字节选择信号
重点看 WE BLS 的关系

在LPC2200系列ARM中，为了适应外部存储器组的宽度和类型，EMC提供了一组字节选择信号，要实现这些功能，需要对相应存储器配置寄存器中的RBLE位进行设定。
对外部存储器组进行写访问时，RBLE位决定WE信号是否有效；
对外部存储器组进行读访问时，RBLE位决定BLSn信号是否有效。
外部存储器的接口取决于存储器组的宽度（32位、16位、8位，由BCFG的MW位决定）。而且，存储器芯片的选择也需要对BCFG寄存器的RBLE位进行适当的设置。选择8位或者不按字节区分的的存储器的时候，RBLE位应该为0，在读访问期间EMC将BLS[3:0]拉高。当存储器组为含有字节选择选择输入的16位或32位存储器组成的时候，RBLE位应该为1，在读访问期间EMC将BLS[3:0]拉低。注意这里没有对RBLE为0或1的时候，写访问期间BLS[3:0]引脚的电平作出交代。
以16位宽的存储器组连接16位的存储器芯片为例（这种情况比较常见，周立功的easyarm2200就是这样的）。很显然这里RBLE位应该为1。
BLS[1]、BLS[0]分别接到了存储器芯片的UB、LB脚。作为16位的存储器芯片，要取得16位宽度的字，无论是读访问还是写访问，UB和LB位都必须为低电平0。作为16位的ram，程序中不可避免的存在对它的写操作。程序能正常运行就说明对它的写操作是成功的。可以进一步推断在写访问期间，BLS[1]、BLS[0]是低电平的。当存储器组为含有字节选择选择输入的16位或32位存储器组成的时候，RBLE位应该为1，在读访问期间EMC将BLS[3:0]拉低。在写访问周期EMC同样是将BLS[3:0]拉低。
这种操作也符合使用8位单片机时候的习惯，WR扮演了“写”的角色。

下面是32位宽的存储器组连接8位的存储器芯片，很显然这里RBLE位应该为0。
网友wag提出这样的问题，能否用ARM的WE引脚直接连接到存储器芯片的WE引脚。有这样的问题可能是源于以前的习惯，也可能是不清楚RBLE位为0时，写访问期间BLS[3:0]引脚的状态。
LPC2210/2220 User Manual上面介绍了RBLE＝0的时候的读写情况。EMC的WE信号没有被使用。在写周期，BLS[3:0]拉低，将数据送到要写入的地址。对于读周期，BLS[3:0]拉高。
网友sky421提到“我用的是2214，接一片8位的RAM，写的时候WE脚不会有变化，BLS0在变化”
我个人理解，如果RBLE＝0，BLS引脚就取代了WR的功能，WR脚就不可以使用了。
有心的朋友可以用逻辑分析仪测一下，实际情况如何，验证一把。

总结，当RBLE＝1，WR有效，BLS充当字节选择，其随WR，OE的变化而变化，读、写操作时BLS都是低电平，此时用于有字节选择的外部设备。
当RBLE=0，WR无效，此时用于无字节选择的外部设备，BLS可以充当WR信号，而WR 无效。
不是ARM9S3C2440的，但是有相似之处！

存储器映射：
0-1G(0x0000,0000 -0x3fff,ffff): 片内Flash.
1-2G(0x4000,0000 - 0x7fff,ffff): 片内RAM.
2-3.5G(0x8000,0000 - 0xbfff,ffff - 0xdfff,ffff):片外存储器。
3.5G - 3.75G(0xe000,0000 -0xefff,ffff): VPB外设。
3.75G - 4G(0xf000,0000 -0xffff,ffff): AHB外设。
虽然ARM7的寻址空间为4G,但是LPC2200系列只提供A0~A23总共16M的地址。片选信号CS0 - CS3是A24和A25的译码输出，将片外存储区0x8000,0000 -0x83ff,ffff划分为bank0 -bank3,共16M*4=64M. 这4个bank可以被分别配置为8/16/32位总线宽度。复位时,bank0的总线宽度由Boot1:0引脚决定, bank1为32位，bank2为16位，bank3为8位。
字节定位信号(BLS0 - BLS3)协调总线宽度和外存芯片数据线宽度。
当Memory由“字节宽度器件”（如62256）或者“未按照字节区分的多字节器件”组成时，应将RBLE设置为"0"。此时，读访问时EMC将BLS0~BLS3拉高。
当Memory由“含有字节选择输入的16位或32位器件”组成时，应将RBLE设置为"1"。此时，读访问时EMC将BLS0~BLS3拉低。
所以，当Memory由62256组成时，由于不需要“片内字节选择输入”，故令RBLE ='0'，则BLS0~BLS3只会与nWR同步，可以代替nWR使用。
但是，当Memory由IS61LV25616AL组成时，由于该芯片有"nLB"和"nUB"控制低/高8位的输入，故令RBLE ='1'，则BLS0~BLS3与nRD和nWR都会同步，此时，不可以使用BLS0~BLS3代替nWR信号。
地址数据总线：D0 - D31, A0 - A23, OE, WE, CS0 - CS3, BLS0 -BLS3
启动后由P2.7/P2.6控制引导方式，然后由程序设置MEMMAP决定中断向量的映射。
BCFG0 - BCFG3控制读写延时和总线宽度。注意复位后的默认值。
PINSEL2控制引脚功能。
Boot Block
LPC2114/2214的BootBlock被固化在最高的Flash块中，运行时被映射到0x7FFF,E000 -0x7FFFF,FFFF的区域。而LPC2210没有片内Flash,但它有8K片内ROM存储了BootBlock,也被映射到0x7FFF,E000处。

作者: linzi1999 时间: 2019-8-14 14:18
STM32H743这个芯片外挂的SDRAM是否需要错位链接？急急急，哪位大侠帮忙看看！

作者: linzi1999 时间: 2019-8-14 14:19
STM32H7x外挂SDRAM是否需要错位相连？高人指点

作者: linzi1999 时间: 2019-8-14 15:11
@徐峰 @军请教个问题:关于743这个芯片是否需要和外挂的SDRAM地址线错位相连的问题，软件确实需要处理器32位宽访问外部SDRAM.这个取决于743内部的存储控制器是否需要硬件地址线错位相连来实现32位访问。这块再帮忙看看。

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