s3c2440裸机编程-内存控制器(不同位宽设备的连接)

Posted 2021-03-24 fuzidage

不同位宽设备的连接

我们先看一下2440芯片手册上外设rom是如何与CPU地址总线连接的。

8bit rom与CPU地址线的连接

8bit*2 rom与CPU地址线的连接

8bit*4 rom与CPU地址线的连接

16bit rom与CPU地址线的连接

16bit*2 rom与CPU地址线的连接

从上面的图中，我们知道可以对2片位宽为8bit的外设扩展级联成1个16bit的外设，同理可用4片位宽为8bit的外设进行级联成1个32bit的外设...

从上面的图中，我们还看见一个规律:

当外设总线位宽为8bit时， 外设A0接CPU的地址总线ADDR[0],
A[1]->ADDR[1] ...A[15]->ADDR[15]

当外设总线位宽为16bit时，外设A0接CPU的地址总线ADDR[1]，
A[1]->ADDR[2] ...A[15]->ADDR[16]

当外设总线位宽为32bit时，外设A0接CPU的地址总线ADDR[2]，
A[1]->ADDR[3] ...A[15]->ADDR[17]

那么为什么要这样设计呢？

我们先看一个例子：
假设CPU执行：

MOV R0， #3
LDRB R1, [R0]  @ 从内存地址为3的地方，读出一个字节

如图有8bitROM、16bitROM、32bitROM

（1）对于8bitROM ，8bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个8bit，1地址是第二个8bit;
CPU发出地址3，即A0和A1都为1，8bitROM的A0和A1收到的也都是1，
于是找到了ROM上地址为3的8bit数据,包含了我们需要的数据。

（2）对于16bitROM ，16bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个16bit，里面有两个8bit数据;
CPU发出地址3，即A0和A1都为1，16bitROM的A0和A1分别收到的是1和0，
于是找到了ROM上地址为1的16bit数据，包含了我们需要的数据，最后内存控制器再帮我们挑选出所需的8bit数据。

（3）对于32bitROM ，32bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个32bit，里面有四个8bit数据;
CPU发出的地址3，即A0和A1都为0，32bitROM的A0和A1收到的都是0，
于是找到了ROM上地址为0的32bit数据，包含了我们需要的数据，最后内存控制器再帮我们挑选出所需的8bit数据。

用表格更好理解：

ROM/bit	CPU发出地址	ROM收到地址	ROM返回数据	内存控制器挑选出数据给CPU
8bit(ROM)	0b000011	0b000011	编号3的存储单元中的8数据	编号3的存储单元中的8数据
16bit(ROM)	0b000011	0b000001	编号1的存储单元中的16数据	根据”A0=1”,挑出低8bit数据
32bit(ROM)	0b000011	0b000000	编号0的存储单元中的32数据	根据”A1A0=11”,挑出最低8bit数据

结论：

和cpu地址总线相连的外设地址线确定了要访问外设的地址，即哪个存储单元；
然后内存控制器拿到外设存储单元中的数据后，再根据那几个错开的引脚[A1-A0]的值（CPU地址总线没接的那几个引脚的值），来挑出相应的数据给CPU。

再举一个栗子： 假如读取一个32位的数据时

MOV R0,   #4
LDR  R1,  [R0]  @去地址4，读取4字节数据

我们知道CPU发出的是32bit地址,那么

对于16bit Rom，内存控制器会给它发2次，rom也会相应的接收2次;
对于8bit  Rom，内存控制器给它发4次， rom接收4次，

那么CPU怎么知道它外接的rom位宽是16bit，8bit还是多少...?

答：当然内存控制器知道了，配置总线位宽寄存器（后面再讲）

执行过程如下：

ROM/bit	CPU发出地址	ROM收到地址（内存控制器转发给rom）	ROM返回数据	内存控制器组装数据给CPU
8bit(ROM)	0b000100	0b000100	地址4的一个1byte数据	组装地址7、6、5、4数据成4字节数据
		0b000101	地址5的一个1byte数据
		0b000110	地址6的一个1byte数据
		0b000111	地址7的一个1byte数据
16bit(ROM)	0b000100	0b00010	地址2的一个2byte数据	组装地址3、2的数据成4字节数据
		0b00011	地址3的一个2byte数据
32bit(ROM)	0b000100	0b00001	地址1的一个4byte数据	直接返回4字节数据

怎样确定芯片的访问地址？

1. 根据片选信号确定基地址
2. 根据芯片所接地址线确定范围

外设类型	接内存控制器的哪个片选	基地址	占用CPU的地址总线	地址范围(offset + size)
nor	nGCS0	0x0000,0000	ADDR0-ADDR21	0x0000,0000 ~ 0x001f,ffff(2M)
dm9000网卡	nGCS4	0x2000,0000	ADDR0和ADDR2	0x2000,0000 ~ 0x2000,0005(5byte)
sdram	nGCS6	0x3000,0000	ADDR0-ADDR26	比较特殊后面再讲

这里再次提醒一下，有人发现nor和sdram上没有和CPU的ADDR0相连接，不要觉得ADDR0没用到，由于sdram和nor数据位宽都是16bit，ADDR0是给内存控制器拆分数据用的，这个上面已分析过。这也是什么要错位连接的原因。