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標題: 處理器和存儲器的錯位相連 [打印本頁]

作者: 51黑ren 時間: 2015-12-27 05:15
標題: 處理器和存儲器的錯位相連
對于具體存儲器而言，它的位寬是一定的，所謂位寬，指的是“讀/寫操作時，最小的數據單元”──別說最小單元是“位”，一般存儲器上沒有單獨的“位操作”，修改位時通過把整個字節、字或雙字讀出來、修改，再回寫。對于處理器來說，一個地址對應的是一個字節（8位），也就是說處理器的地址線對應的最小數據單元是字節。
   這里需要注意的是，不要把“存儲器的位寬”和“處理器的位數”這兩個概念混淆了。存儲器的位寬是讀寫存儲器的最小數據單元，處理器位數是處理器可以一次處理的字節數，32位處理器可以一次處理4字節數據。
   如果處理器最小數據單元是8位，存儲器位寬是16位，那在我們寫程序時會特意進行16位操作嗎？顯然不會，我們寫代碼時，可不管外設到底是多少位。這是如何實現的呢？原因在于有存儲控制器（MemoryController）這個中間層。
   存儲控制器根據存儲器的位寬，每次總是讀/寫16位數據。
   以讀操作為例：
   處理器進行8位操作時，它選擇其中的8位返回給處理器；
   處理器進行16位操作時，它直接把這16位數據返回給處理器；
   處理器進行32位操作時，它發起2次讀/寫，把結果組合成32位返回給處理器。
   假設現在的連線是：處理器的（ADDR1－ADDR20）接到16位的存儲器（A0－A19），即處理器的ADDR0不接──這說明：不管ADDR0是0還是1，存儲器接收到的地址是一樣的。處理器發出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1時，存儲器看到的都是0bxxxxxxxxx，返回給存儲控制器的都是同一個16位數據。再由MemoryController選擇其中的低8位或高8位給處理器。
   存儲控制器會做以下事情：
   軟件要讀取地址0上的8位數據時，硬件是這樣進行的：
      ① MemoryController發出0b000000000000000000000的地址信號，存儲器的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
      ②存儲器在數據總線D0～D15上提供一個16位的“最小數據單元”的數據；
      ③存儲控制器讀入16位數據；
      ④存儲控制器把16位數據的低8位返回給處理器，就得到了一個8位數據。
   軟件要讀取地址1上的8位數據時，硬件是這樣進行的：
   ①存儲控制器發出0b000000000000000000001的地址信號，存儲器的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
   ②存儲器在數據總線D0～D15上提供一個16位的數據，這是存儲器中的第1個“最小數據單元”
   ③存儲控制器讀入這個16位數據
   ④存儲控制器把這個16位數據的高8位(注意，前面的低8位)返回給處理器，這就是一個8位數據。
   所以：
   外設位寬是8時，處理器的A0～AXX與外設的A0～AXX直接相連
   外設位寬是16時，處理器的A1～AXX與外設的A0～AYY直接相連，表示不管處理器的A0是0還是1，外設看到的都是同一個地址，對應16位的數據，存儲控制器對數據進行選擇或組合，再提供給處理器。
   外設位寬是32時，處理器的A2～AXX與外設的A0～AZZ直接相連，表示不管處理器的A0A1是00，01，10還是11，外設看到的都是同一個地址，對應32位的數據，“MemoryController”對數據進行選擇或組合，再提供給處理器

ARM與不同位寬存儲器的地址線錯位接口 , 外部總線接口深入
ARM是32位，地址空間是2的32次冪，4G地址空間。所有的外設（FLASH,RAM,SD卡等等）都映射到這4G的空間上。比如大部分ARM7都把RAM映射到0x40000000,所以對RAM的操作就在0X40000000開始的地址上。FLASH從0X0開始。使用FLASH還要考慮地址重映射，就是選擇片內FLASH或片外FLASH。

  FLASH一般是8位或16位，當它接到32位的ARM上時，地址位就會錯位。對于16位FLASH，FLASH的A0要接ARM的A1。對于8位FLASH，FLASH的A0要接ARM的A0。ARM的A0對應8位，ARM的A1對應16位，ARM的A2對應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，因為32位地址表示4個字節，每次要跳4個字節的話，那么就是從A2開始才變化，A1 A0不變化
16位的FLASH，FLASH的A0要接ARM的A1，因為16位地址表示2個字節，每次要跳2個字節的話，那么就是從A1開始才變化，A0不變化
8位的FLASH，FLASH的A0要接ARM的A0，因為8位地址表示1個字節，每次要跳1個字節的話，那么就是從A0開始才變化。
對于 16位的FLASH ，我們可以這樣認為：16位存儲器的設計者將低位A[0]省掉了，我們只要讀取一次就可以得到兩個字節，讀取的
這個地址對應于ARM發出的地址的A[21..1]，即實際上是存儲器需要的偶地址（偶地址是針對ARM發出的地址而言的）。

LPC2200，S3C2410A,S3C2440等都是上述這樣的，當然也有不同的。
IMX27和BF537這兩款CPU都是不管存儲器是多少位的的,都是直接A0-B0,沒有任何考慮錯位的情況，是因為他們的存儲控制器已經內部作了處理
了,三星的如S3C2443S3C2450S3C6410等后續的也都是這樣子了
再來看看外部總線配置EMC和外部總線功能引腳的關系：
OE：輸出使能OUT EABLE
WE：WRITEEABLE 寫入使能
CE：chipEABLE 片選
ALE：地址鎖存使能（ADRESS LOCK EABLE）
BLS：字節選擇信號
重點看 WE BLS 的關系

在LPC2200系列ARM中，為了適應外部存儲器組的寬度和類型，EMC提供了一組字節選擇信號，要實現這些功能，需要對相應存儲器配置寄存器中的RBLE位進行設定。
對外部存儲器組進行寫訪問時，RBLE位決定WE信號是否有效；
對外部存儲器組進行讀訪問時，RBLE位決定BLSn信號是否有效。
外部存儲器的接口取決于存儲器組的寬度（32位、16位、8位，由BCFG的MW位決定）。而且，存儲器芯片的選擇也需要對BCFG寄存器的RBLE位進行適當的設置。選擇8位或者不按字節區分的的存儲器的時候，RBLE位應該為0，在讀訪問期間EMC將BLS[3:0]拉高。當存儲器組為含有字節選擇選擇輸入的16位或32位存儲器組成的時候，RBLE位應該為1，在讀訪問期間EMC將BLS[3:0]拉低。注意這里沒有對RBLE為0或1的時候，寫訪問期間BLS[3:0]引腳的電平作出交代。
以16位寬的存儲器組連接16位的存儲器芯片為例（這種情況比較常見，周立功的easyarm2200就是這樣的）。很顯然這里RBLE位應該為1。
BLS[1]、BLS[0]分別接到了存儲器芯片的UB、LB腳。作為16位的存儲器芯片，要取得16位寬度的字，無論是讀訪問還是寫訪問，UB和LB位都必須為低電平0。作為16位的ram，程序中不可避免的存在對它的寫操作。程序能正常運行就說明對它的寫操作是成功的。可以進一步推斷在寫訪問期間，BLS[1]、BLS[0]是低電平的。當存儲器組為含有字節選擇選擇輸入的16位或32位存儲器組成的時候，RBLE位應該為1，在讀訪問期間EMC將BLS[3:0]拉低。在寫訪問周期EMC同樣是將BLS[3:0]拉低。
這種操作也符合使用8位單片機時候的習慣，WR扮演了“寫”的角色。

下面是32位寬的存儲器組連接8位的存儲器芯片，很顯然這里RBLE位應該為0。
網友wag提出這樣的問題，能否用ARM的WE引腳直接連接到存儲器芯片的WE引腳。有這樣的問題可能是源于以前的習慣，也可能是不清楚RBLE位為0時，寫訪問期間BLS[3:0]引腳的狀態。
LPC2210/2220 User Manual上面介紹了RBLE＝0的時候的讀寫情況。EMC的WE信號沒有被使用。在寫周期，BLS[3:0]拉低，將數據送到要寫入的地址。對于讀周期，BLS[3:0]拉高。
網友sky421提到“我用的是2214，接一片8位的RAM，寫的時候WE腳不會有變化，BLS0在變化”
我個人理解，如果RBLE＝0，BLS引腳就取代了WR的功能，WR腳就不可以使用了。
有心的朋友可以用邏輯分析儀測一下，實際情況如何，驗證一把。

總結，當RBLE＝1，WR有效，BLS充當字節選擇，其隨WR，OE的變化而變化，讀、寫操作時BLS都是低電平，此時用于有字節選擇的外部設備。
當RBLE=0，WR無效，此時用于無字節選擇的外部設備，BLS可以充當WR信號，而WR 無效。
不是ARM9S3C2440的，但是有相似之處！

存儲器映射：
0-1G(0x0000,0000 -0x3fff,ffff): 片內Flash.
1-2G(0x4000,0000 - 0x7fff,ffff): 片內RAM.
2-3.5G(0x8000,0000 - 0xbfff,ffff - 0xdfff,ffff):片外存儲器。
3.5G - 3.75G(0xe000,0000 -0xefff,ffff): VPB外設。
3.75G - 4G(0xf000,0000 -0xffff,ffff): AHB外設。
雖然ARM7的尋址空間為4G,但是LPC2200系列只提供A0~A23總共16M的地址。片選信號CS0 - CS3是A24和A25的譯碼輸出，將片外存儲區0x8000,0000 -0x83ff,ffff劃分為bank0 -bank3,共16M*4=64M. 這4個bank可以被分別配置為8/16/32位總線寬度。復位時,bank0的總線寬度由Boot1:0引腳決定, bank1為32位，bank2為16位，bank3為8位。
字節定位信號(BLS0 - BLS3)協調總線寬度和外存芯片數據線寬度。
當Memory由“字節寬度器件”（如62256）或者“未按照字節區分的多字節器件”組成時，應將RBLE設置為"0"。此時，讀訪問時EMC將BLS0~BLS3拉高。
當Memory由“含有字節選擇輸入的16位或32位器件”組成時，應將RBLE設置為"1"。此時，讀訪問時EMC將BLS0~BLS3拉低。
所以，當Memory由62256組成時，由于不需要“片內字節選擇輸入”，故令RBLE ='0'，則BLS0~BLS3只會與nWR同步，可以代替nWR使用。
但是，當Memory由IS61LV25616AL組成時，由于該芯片有"nLB"和"nUB"控制低/高8位的輸入，故令RBLE ='1'，則BLS0~BLS3與nRD和nWR都會同步，此時，不可以使用BLS0~BLS3代替nWR信號。
地址數據總線：D0 - D31, A0 - A23, OE, WE, CS0 - CS3, BLS0 -BLS3
啟動后由P2.7/P2.6控制引導方式，然后由程序設置MEMMAP決定中斷向量的映射。
BCFG0 - BCFG3控制讀寫延時和總線寬度。注意復位后的默認值。
PINSEL2控制引腳功能。
Boot Block
LPC2114/2214的BootBlock被固化在最高的Flash塊中，運行時被映射到0x7FFF,E000 -0x7FFFF,FFFF的區域。而LPC2210沒有片內Flash,但它有8K片內ROM存儲了BootBlock,也被映射到0x7FFF,E000處。

作者: linzi1999 時間: 2019-8-14 14:18
STM32H743這個芯片外掛的SDRAM是否需要錯位鏈接？急急急，哪位大俠幫忙看看！

作者: linzi1999 時間: 2019-8-14 14:19
STM32H7x外掛SDRAM是否需要錯位相連？高人指點

作者: linzi1999 時間: 2019-8-14 15:11
@徐峰 @軍請教個問題:關于743這個芯片是否需要和外掛的SDRAM地址線錯位相連的問題，軟件確實需要處理器32位寬訪問外部SDRAM.這個取決于743內部的存儲控制器是否需要硬件地址線錯位相連來實現32位訪問。這塊再幫忙看看。

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