前言
涉及到的文档:
S5PV210_UM_REV1.1
x210cv3.pdf
K4T1G164QE.pdf
一、SDRAM 引入
1、简介
SDRAM:Syncronized Dynamic Ramdam Access Memory,同步动态随机存储器;
DDR:DDR 就是 DDR SDRAM,是 SDRAM 的升级版。(DDR:double rate,双倍速度的SDRAM;
DDR 有好多代:DDR1 DDR2 DDR3 DDR4 LPDDR;
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DDR=Double Data Rate 双倍速率,DDR SDRAM =双倍速率同步动态随机存储器,人们习惯称为 DDR,其中,
SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写,即同步动态随机存取存储器。而 DDR
SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM 的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR 内存是在
SDRAM 内存基础上发展而来的,仍然沿用 SDRAM 生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通
SDRAM 的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。
2、SDRAM 的特性
SDRAM 的特性: 容量大、价格低、掉电易失性、随机读写、总线式访问;
SDRAM/DDR 都属于动态内存(相对于静态内存 SRAM),都需要先运行一段初始化代码来初始化才能使用,
不像 SRAM 开机上电后就可以直接运行。
类似于 SDRAM 和 SRAM 的区别的,还有 NorFlash 和 NandFlash(硬盘)这两个。
正是因为硬件本身特性有限制,所以才导致启动代码比较怪异、比较复杂。而我们研究裸机是为了研究 uboot,在 uboot 中就充分利用了硬件的各种特性,处理了硬件复杂性。
3、SDRAM 数据手册带读
SDRAM 在系统中属于 SoC 外接设备(外部外设。以前说过随着半导体技术发展,很多东西都逐渐集成到 SoC 内部去了。现在还长期在外部的一般有:Flash、SDRAM/DDR、网卡芯片如DM9000、音频Codec。现在有一些高集成度的芯片也试图把这几个集成进去,做成真正的单芯片解决方案。)
SDRAM 通过地址总线和数据总线接口(总线接口)与 SoC 通信。如下图所示:
S5PV210_UM_REV1.1 文档
开发板原理图上使用的是 K4T1G164QQ,但是实际开发板上贴的不是这个,是另一款。但是这两款是完全兼容的,进行软件编程分析的时候完全可以参考 K4T1G164QQ 的文档。如下图所示:
x210cv3.pdf 与 S5PV210_UM_REV1.1 文档
全球做 SDRAM 的厂商不多,二线厂家做的产品参数都是向一线厂家(三星、KingSton)看齐,目的是兼容一线厂家的设计,然后让在意成本的厂商选择它的内存芯片替代一线厂家的内存芯片。SDRAM 的这个市场特征就导致这个东西比较标准化,大部分时候细节参数官方(芯片原厂家)都会给你一个参考值。
4、K4T1G164QE 的解释
K4T1G164QE.pdf 文档
K 表示三星产品,4 表示是 DRAM,T 表示产品号码,1G 表示容量(1Gb,等于 128MB,我们开发板 X210 上一共用了 4 片相同的内存,所以总容量是128×4=512MB)16 表示单芯片是 16 位宽的,4 表示是 8bank.
三星官方的数据手册上其实没有芯片相关的参数设置信心,都是芯片选型与外观封装方面的信息,选型是给产品经理来看的,封装和电压等信息是给硬件工程师看的。软件工程师最关注的是工作参数信息,但是数据手册没有。
二、SDRAM初始化
1、原理图中 SDRAM 相关部分
S5PV210 共有 2 个内存端口(就好象有 2 个内存插槽)。再结合查阅数据手册中内存映射部分,可知:两个内存端口分别叫 DRAM0 和 DRAM1:
S5PV210_UM_REV1.1.pdf
x210cv3.pdf
DRAM0:内存地址范围:0x20000000~0x3FFFFFFF(512MB),对应引脚是Xm1xxxx
DRAM1: 内存地址范围:0x40000000~0x7FFFFFFF(1024MB),对应引脚是Xm2xxxx
结论:
- 整个210最多支持内存为 1.5GB,如果给 210 更多的内存, CPU 就无法识别。
- 210 最多支持 1.5GB 内存,但是实际开发板不一定要这么多,譬如我们 X210 开发板就只有512MB 内存,连接方法是在 DRAM0 端口分布 256MB,在 DRAM1 端口分布了 256MB。
- 由 2 可知,X210 开发板上内存合法地址是:0x20000000~0x2FFFFFFF(256MB) + 0x40000000~0x4FFFFFFF(256MB)。当板子上 DDR 初始化完成之后,这些地址都是可以使用的;如果使用了其他地址譬如 0x30004000, 就是死路一条。
原理图中每个 DDR 端口都由 3 类总线构成:地址总线(Xmn_ADDR0~XMnADDR13共 14 根地址总线) + 控制总线(中间部分,自己看原理图) + 数据总线(Xmn_DATA0~XMnDATA31 共 32 根数据线)。
分析:从数据总线的位数可以看出,我们用的是32位的(物理)内存。
x210cv3.pdf
x210cv3.pdf
原理图中画出 4 片内存芯片的一页,可以看出:X210 开发板共使用了 4 片内存(每片1Gbit=128MB,共512MB),每片内存的数据总线都是 16 位的(单芯片是 16 位内存)。如何由16 位内存得到 32 位内存呢?可以使用并联方法。在原理图上横向的 2 颗内存芯片就是并联连接的。并联时地址总线接法一样,但是数据总线要加起来。这样连接相当于在逻辑上可以把这2颗内存芯片看成是一个(这一个芯片是 32 位的,接在Xm1端口上)。
2、数据手册中 SDRAM 相关部分
看数据手册《NT5TU64M16GG-DDR2-1G-G-R18-Consumer》第 10 页的 block diagram。这个框图是128Bb×8 结构的,这里的 8 指的是 8bank,每 bank 128Mbit。
210 的 DDR 端口信号中有 BA0~BA2,接在内存芯片的BA0~BA2上,这些引脚就是用来选择bank的。
每个 bank 内部有 128Mb,通过 row address(14位) + column address(10位)的方式来综合寻址。
一共能寻址的范围是:2的14次方+2的10次方 = 2的24次方。对应16MB(128Mbit)内存。
源自朱有鹏老师.