s3c2440裸机-内存控制器1-内存控制器的原理

1.内存接口概念

S3C2440是个片上系统，有GPIO控制器（接有GPIO管脚(GPA-GPH)）,有串口控制器 (接有TXD RXD引脚),有memory controller内存控制器，有Nand控制器等...

1.不同类型的控制器：

（1）GPIO控制器属于门电路，不涉及到时序，相对简单。

（2）串口控制器属于协议类接口，类似的协议类接口还有iic、iis、spi等。 

（3）前面的GPIO/门电路接口、协议类接口，都不会把地址输出到外部设备，仅仅只是将地址写入到相应的控制器。

接下来的内存类接口，会把地址输出到外部，cpu将地址写入内存控制器，内存控制器还需访问外部设备，比如NorFlash、网卡、SDRAM。

2.CPU是如何访问各个不同的寄存器的呢？

GPIO/门电路接口、协议类接口、内存类接口都属于CPU的统一编址。但对于Nand Flash，它没有独立的地址线和cpu的地址总线相连接，因此它不参与CPU的统一编址。

(1)对于门电路接口、协议类接口，直接访问寄存器即可。

(2)对于内存类接口，交给内存控制器去处理。下面详细分析： CPU只管发出一个地址，内存控制器根据该地址范围选择不同的模块，然后从模块中得到数据或者发送数据到模块中。

如下图，SDRAM、DM9000网卡、Nor Flash都接在JZ2440的数据总线和地址总线上，CPU把数据和地址发送出去，然后内存控制器根据地址范围确定要拉低选中哪个片选信号（nCS），再根据片选信号（nCS）选择相应的设备，进行收发地址和数据，互不干扰。

(1)当CPU发出的指令的地址范围处于0x00000000 - 0x08000000，

内存控制器就会使nGCS0处于低电平（片选引脚被选中），NorFlash被选中。(NorFlash启动时才行，nand启动时nGCS0这块对应SRAM)

(2)当CPU发出的指令的地址范围处于0x20000000 - 0x28000000，

内存控制器就会使nGCS4处于低电平（片选引脚被选中），网卡DM9000被选中。

(3)当CPU发出的指令的地址范围处于0x30000000 - 0x38000000，

内存控制器就会使nGCS6处于低电平（片选引脚被选中），SDRAM被选中。

内存控制器根据不同的地址地址范围，发出不同的片选引脚，只有被片选引脚选中的芯片才能正常工作，不被选中的芯片就像不存在一样，不工作。

从2440 datasheet中我们得知内存控制器可访问的地址范围有1G(0x0000,0000-0x4000,0000)，8个bank,每个bank_size为128M。理论上需要2^30（30条地址线）来确定是哪个bank,哪个地址。但是实际上只用到了27条,那么是怎么确定是哪个bank被选中了呢？

cpu每次发给内存控制器的地址都是Addr[31:0],但是内存控制器发给外设（sdram，nor,dm9000）却只用到了A[26:0]。第[29:27]被用来确定要拉低哪个nGCS，即要选中哪个bank。

bit[29:27]      bit[26:0]

0b000       ->    0x000,0000-0x7ff,ffff  （bank0被选中 （128M））

0b001       ->    0x800,0000-0xfff,ffff  (bank1被选中 （128M）)

...             ...

0b110       ->    0x000,0000-0x7ff,ffff  （bank6被选中 （128M））

0b111       ->    0x800,0000-0xfff,ffff  （bank7被选中 （128M））

那么对于大容量的nandflash，理论上需要更多的地址线来确认访问地址，那既然没有地址线，cpu是如何访问nand的呢？当然是通过nand控制器，nand是地址、命令、数据都共用数据总线。这里只是引入一个话题，具体内容后面讲。