S3C6410，Tiny6410，Mini6410，MoblieDDR內(nèi)存驅(qū)動(dòng)

作者：時(shí)間：2016-11-20 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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1. 概述

S3C6410內(nèi)存控制器是采用的PL340內(nèi)存控制芯片。AMBA APB3.0接口協(xié)議規(guī)定，可以通過(guò)編程將AXI從總線接口和APB主總線接口進(jìn)行橋接，實(shí)現(xiàn)二者總線上的數(shù)據(jù)的傳輸。

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201611/319033.htm

DRAM控制器可以通過(guò)配置兼容SDRAM類型芯片。通過(guò)向DRAM控制器中PL340寫(xiě)入內(nèi)存芯片配置參數(shù)，內(nèi)存時(shí)序，來(lái)控制內(nèi)存工作。

DRAM控制器可以直接從SDRAM或DRAM接收一個(gè)控制命令。通過(guò)將操作命令寫(xiě)入direct_cmd寄存器，操作SDRAM進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作。通過(guò)向memc_cmd寄存器寫(xiě)入狀態(tài)模式命令，使DRAM控制器進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工作模式。例如：向direct_cmd寄存器寫(xiě)入：Prechargeall’，‘Autorefresh’，‘NOP’，and ‘MRS’ 等命令，可以讓SDRAM芯片分別執(zhí)行不同操作，向memc_cmd寄存器寫(xiě)入一些狀態(tài)命令可以讓SDRAM芯片進(jìn)入’Config’, ‘Ready’, and ‘Low_power’等工作模式。

DRAM控制器支持兩種節(jié)能模式。當(dāng)SDRAM處于不活動(dòng)狀態(tài)并且持續(xù)一定的時(shí)鐘周期時(shí)，DRAM控制器會(huì)自動(dòng)將SDRAM進(jìn)入預(yù)充電節(jié)能模式或正常節(jié)能模式下以降低系統(tǒng)功耗。當(dāng)驅(qū)動(dòng)操作DRAM控制器進(jìn)入對(duì)應(yīng)的STOP（停止），Deep Stop（深度睡眠），Sleep Mode（睡眠）等模式時(shí)，SDRAM芯片進(jìn)入自刷新的節(jié)能模式。

l 支持SDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM，DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM類型芯片

l 支持兩個(gè)內(nèi)存芯片

l 支持64位的AMBA AXI總線類型

l 支持16位、64位內(nèi)存總線

n 存儲(chǔ)器接口1：支持16位DDR SDRAM和Mobile DDR SDRAM類型芯片

支持32位DDR SDRAM，Mobile DDR SDRAM，Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM類型芯片

不支持16位Mobile SDR SDRAM和SDR SDRAM類型芯片

l 地址空間：存儲(chǔ)器接口1支持最多2Gb地址空間

l 支持正常節(jié)能模式和預(yù)充電的節(jié)能模式

l 數(shù)據(jù)傳輸?shù)脱舆t特性

l 外部存儲(chǔ)器總線優(yōu)化

l 通過(guò)設(shè)置SFR寄存器支持選擇外部存儲(chǔ)器選型

l 通過(guò)SFR寄存器配置存儲(chǔ)器的時(shí)序

l 支持?jǐn)U展MRS指令集

l 工作電壓：存儲(chǔ)器接口1: 1.8V，2.5V

2. SDRAM類型內(nèi)存接口

DRAM控制器支持最多兩個(gè)相同類型的內(nèi)存芯片，每個(gè)芯片最大容量256M。所有芯片共享相同引腳（時(shí)鐘使能引腳和片選引腳除外），如表1-1所示給出了DRAM控制器的外部存儲(chǔ)器引腳配置信息。

3. SDRAM初始化

在系統(tǒng)上電后，必須通過(guò)軟件配置SDRAM接入DRAM控制器并且初始化DRAM控制器，下面給出DDR、MOBILE DDR SDRAM的初始化流程。

a) 向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b10，使其進(jìn)入NOP工作狀態(tài)

b) 向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b00，使其進(jìn)入Prechargeall（整片預(yù)充電）工作狀態(tài)

c) 向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b11，使其進(jìn)入Autorefresh（自刷新）工作狀態(tài)

d) 再次向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b11，使其進(jìn)入Autorefresh（自刷新）工作狀態(tài)

e) 向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b10，使其進(jìn)入MRS工作狀態(tài)，并且地址空間內(nèi)的EMRS必須置位

f) 再次向mem_cmd寄存器寫(xiě)入0b10，使其進(jìn)入MRS工作狀態(tài)，并且地址空間內(nèi)的MRS必須置位

4. DRAM寄存器

1) DRAM控制器狀態(tài)寄存器（P1MEMSTAT）

P1MEMSTAT	位	描述	初始值
保留	[31:9]	-	-
芯片數(shù)量	[8:7]	內(nèi)存控制器支持的芯片最大數(shù)量： 01 = 2片 6410只支持2片芯片，初始化為只讀的01	01
芯片類型	[6:4]	內(nèi)存控制器支持的芯片類型： 100 = MSDR/SDR/MDDR/DDR中任一類型	100
芯片位寬	[3:2]	接入內(nèi)存芯片的位寬： 00 = 16位 01 = 32位 10 = 保留 11 = 保留	01
控制器狀態(tài)	[1:0]	DRAM控制器狀態(tài)： 00 = Config配置狀態(tài) 01 = Ready就緒狀態(tài) 10 = Pause暫停狀態(tài) 11 = Low-Power節(jié)能狀態(tài)	00

實(shí)際上，讀到的有用信息就是Controller Status和Memory width。

2) DRAM控制器命令寄存器（P1MEMCCMD）

P1MEMCCMD

位

描述

初始值

保留

[31:3]

未定義，寫(xiě)入0

Memc_cmd

[2:0]

設(shè)置內(nèi)存控制器的工作狀態(tài)：

000 = Go

001 = sleep

010 = wakeup

011 = Pause

100 = Configure

101~111 = 保留

最開(kāi)始應(yīng)該配置為0x4，是處于Configure狀態(tài)。在配置完所有的DRAM之后，將該寄存器設(shè)置為0x0，處于運(yùn)行狀態(tài)。

3) 直接命令寄存器（P1DIRECTCMD）

P1DIRECTCMD	位	描述	初始值
保留	[31:23]	未定義，寫(xiě)入0
擴(kuò)展內(nèi)存命令	[22]	（見(jiàn)下表）
芯片號(hào)	[21:20]	映射到外部存儲(chǔ)芯片地址的位
命令	[19:18]	具體命令（見(jiàn)下表）
Bank地址	[17:16]	當(dāng)以MRS或EMRS命令訪問(wèn)時(shí)，映射到外部存儲(chǔ)器的Bank地址位
	[15:14]	未定義，寫(xiě)入0
地址線0~13	[13:0]	當(dāng)以MRS或EMRS命令訪問(wèn)時(shí)，映射到外部存儲(chǔ)器的內(nèi)存地址位

用于發(fā)送命令到DRAM和訪問(wèn)DRAM中的MRS和EMRS寄存器。通過(guò)該寄存器初始化DRAM，先設(shè)置為NOP模式，然后設(shè)置為PrechargeAll進(jìn)行充電，然后設(shè)置EMRS和MRS寄存器，一般是這么一個(gè)流程。具體的要參見(jiàn)你所使用的DRAM的datasheet。

4) 內(nèi)存配置寄存器（P1MEMCFG）

P1MEMCFG	位	描述	初始值
保留	[31:23]	未定義
啟動(dòng)芯片	[22]	使能下面數(shù)量的芯片開(kāi)始執(zhí)行刷新操作： 00 = 1芯片 01 = 2芯片 10/11 = 保留	00
QoS master位	[20:18]	設(shè)置QoS值： 000 = ARID[3:0] 001= ARID[4:1] 010 = ARID[5:2] 011 = ARID[6:3] 100 = ARID[7:4] 101~111 = 保留	000
內(nèi)存突發(fā)訪問(wèn)	[17:15]	在內(nèi)存讀寫(xiě)時(shí)，設(shè)置突發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的數(shù)量： 000 = 突發(fā)訪問(wèn)1個(gè)數(shù)據(jù) 001 = 突發(fā)訪問(wèn)2個(gè)數(shù)據(jù) 010 = 突發(fā)訪問(wèn)4個(gè)數(shù)據(jù) 011 = 突發(fā)訪問(wèn)8個(gè)數(shù)據(jù) 100 = 突發(fā)訪問(wèn)16個(gè)數(shù)據(jù) 101~111 = 保留該值必須通過(guò)DIRECTORYCMD寄存器，寫(xiě)入到內(nèi)存的模式寄存器中，并且數(shù)據(jù)必須匹配	010
Bank地址	[17:16]	當(dāng)以MRS或EMRS命令訪問(wèn)時(shí)，映射到外部存儲(chǔ)器的Bank地址位
Stop_mem_clock	[14]	當(dāng)停止芯片時(shí)鐘，不允許訪問(wèn)內(nèi)存數(shù)據(jù)時(shí)，置位	0
自動(dòng)節(jié)能	[13]	當(dāng)該位置位時(shí)，芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)	0
關(guān)閉芯片延遲時(shí)間	[12:7]	當(dāng)關(guān)閉內(nèi)存芯片時(shí)，延遲的時(shí)鐘個(gè)數(shù)	000000
自動(dòng)預(yù)充電位	[6]	內(nèi)存地址中自動(dòng)預(yù)充電位的位置： 0 = ADDR[10] 1 = ADDR[8]	0
行地址位數(shù)	[5:3]	AXI地址線上的行地址位數(shù)： 000 = 11位 001 = 12位 010 = 13位 011 = 14位 100 = 15位 101= 16位	100
列地址位數(shù)	[2:0]	AXI地址線上的列地址位數(shù)： 000 = 8位 001 = 9位 010 = 10位 011 = 11位 100 = 12位	000

參考DRAM的datasheet。

5) 內(nèi)存刷新時(shí)間寄存器（P1REFRESH）

P1REFRESH	位	描述	初始值
	[31:15]	-
刷新時(shí)間	[14:0]	內(nèi)存刷新時(shí)鐘周期數(shù)	0xA60

6) CAS 延遲寄存器（P1CASLAT）

P1CASLAT	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
CAS延遲	[3:1]	列地址選通延遲內(nèi)存時(shí)鐘周期數(shù)	0xA60
CAS HALF周期	[0]	設(shè)置CAS延遲數(shù)是否為半個(gè)內(nèi)存時(shí)鐘周期 0 = 以[3:1]設(shè)置數(shù)為CAS延遲時(shí)鐘周期 1 = 以[3:1]設(shè)置數(shù)的一半為CAS延遲時(shí)鐘周期	0

參考DRAM的datasheet。

下面13個(gè)寄存器用于DRAM操作中所需時(shí)間和延時(shí)寄存器，具體可以參考PL340文檔。

7) T_DQSS寄存器（P1T_DQSS）

P1T_DQSS	位	描述	初始值
	[31:2]	-	-
t_DQSS	[1:0]	寫(xiě)入DQS的時(shí)鐘周期	1

8) T_MRD寄存器（P1T_MRD）

P1T_MRD	位	描述	初始值
	[31:7]	-	-
t_ MRD	[6:0]	設(shè)置模式寄存器命令時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x02

9) T_RAS寄存器（P1T_RAS）

P1T_RAS	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RAS	[3:0]	設(shè)置行地址選通到預(yù)充電操作延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x7

10) T_RC寄存器（P1T_RC）

P1T_RC	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RC	[3:0]	設(shè)置激活內(nèi)存Bank x到激活另外一個(gè)Bank x操作的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0xB

11) T_RCD寄存器（P1T_RCD）

P1T_RCD	位	描述	初始值
	[31:6]	-	-
Scheduled_RCD	[5:3]	設(shè)置t_RCD-3	011
t_RCD	[2:0]	設(shè)置RAS到CAS操作的最小延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	101

12) T_RFC寄存器（P1T_RFC）

P1T_RFC	位	描述	初始值
	[31:10]	-	-
Scheduled_RFC	[9:5]	設(shè)置t_RFC-3	0x10
t_RFC	[4:0]	設(shè)置自動(dòng)刷新命令操作延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x12

13) T_RP寄存器（P1T_RP）

P1T_RP	位	描述	初始值
	[31:6]	-	-
Scheduled_RP	[5:3]	設(shè)置t_RP-3	011
t_RFC	[2:0]	設(shè)置預(yù)充電到RAS操作的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	101

14) T_RRD寄存器（P1T_RRD）

P1T_ RRD	位	描述	初始值
	[31:4]	-	-
t_RRD	[3:0]	設(shè)置激活內(nèi)存Bank x到激活內(nèi)存Bank y操作的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x2

15) T_WR寄存器（P1T_WR）

P1T_ WR	位	描述	初始值
	[31:3]	-	-
t_WR	[2:0]	設(shè)置寫(xiě)入數(shù)據(jù)到預(yù)充電操作的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	011

16) T_WTR寄存器（P1T_WTR）

P1T_ WTR	位	描述	初始值
	[31:3]	-	-
t_WTR	[2:0]	設(shè)置寫(xiě)入數(shù)據(jù)到讀取數(shù)據(jù)操作的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	011

17) T_XP寄存器（P1T_XP）

P1T_ XP	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_XP	[7:0]	設(shè)置退出關(guān)閉電源命令的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x1

18) T_XSR寄存器（P1T_XSR）

P1T_ XSR	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_XSR	[7:0]	設(shè)置退出自刷新命令的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0xA

19) T_ESR寄存器（P1T_ESR）

P1T_ ESR	位	描述	初始值
	[31:8]	-	-
t_ESR	[7:0]	設(shè)置自刷新命令的延遲時(shí)間（內(nèi)存時(shí)鐘周期為單位）	0x14

內(nèi)存初始化代碼：

（開(kāi)發(fā)環(huán)境為ADS1.2）

MEM_SYS_CFGEQU0x7e00f120
DMC1_BASEEQU0x7e001000
INDEX_DMC_MEMC_STATUSEQU0x0
INDEX_DMC_MEMC_CMDEQU0x4
INDEX_DMC_DIRECT_CMDEQU0x08
INDEX_DMC_MEMORY_CFGEQU0x0c
INDEX_DMC_REFRESH_PRDEQU0x10
INDEX_DMC_CAS_LATENCYEQU0x14
INDEX_DMC_T_DQSSEQU0x18
INDEX_DMC_T_MRDEQU0x1c
INDEX_DMC_T_RASEQU0x20
INDEX_DMC_T_RCEQU0x24
INDEX_DMC_T_RCDEQU0x28
INDEX_DMC_T_RFCEQU0x2c
INDEX_DMC_T_RPEQU0x30
INDEX_DMC_T_RRDEQU0x34
INDEX_DMC_T_WREQU0x38
INDEX_DMC_T_WTREQU0x3c
INDEX_DMC_T_XPEQU0x40
INDEX_DMC_T_XSREQU0x44
INDEX_DMC_T_ESREQU0x48
INDEX_DMC_MEMORY_CFG2EQU0x4C
INDEX_DMC_CHIP_0_CFGEQU0x200
INDEX_DMC_CHIP_1_CFGEQU0x204
INDEX_DMC_CHIP_2_CFGEQU0x208
INDEX_DMC_CHIP_3_CFGEQU0x20C
INDEX_DMC_USER_STATUSEQU0x300
INDEX_DMC_USER_CONFIGEQU0x304
AREALOW_INIT,CODE,READONLY
ENTRY
EXPORTmem_init
mem_init
ldrr0,=MEM_SYS_CFG;Memorysussystemaddress0x7e00f120
movr1,#0xd;Xm0CSn2=NFCONCS0設(shè)置NANDFlash為存儲(chǔ)器
strr1,[r0]
ldrr0,=DMC1_BASE;DMC1baseaddress0x7e001000
;memc_cmd:010wakeup
;喚醒內(nèi)存
ldrr1,=0x04
strr1,[r0,#INDEX_DMC_MEMC_CMD]
;Refreshperiod=((Startup_HCLK/1000*DDR_tREFRESH)-1)/1000000->DDR_tREFRESH7800ns
;HCLK=133MHz
;DDR內(nèi)存規(guī)格規(guī)定，電容的電荷存儲(chǔ)上限時(shí)間為64ms，而刷新操作每次是針對(duì)
;一行進(jìn)行的，即每一行的刷新時(shí)間為64ms，而內(nèi)存芯片中一定數(shù)量的行
;以L-Bank表示（見(jiàn)內(nèi)存工作原理與物理特性），每個(gè)L-Bank有8192行（見(jiàn)內(nèi)存硬件手冊(cè)）
;因此對(duì)L-Bank的刷新操作應(yīng)該在64ms/8192=7813us時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次
;而MDDR工作在133MHz時(shí)，其一個(gè)時(shí)鐘周期為1/133M，那么一次L-Bank刷新
;時(shí)間需要7.8us/1/133M個(gè)時(shí)鐘周期，即有下面的公式：
;Refresh_Count=tREFRESH*HCLK(MHz)/1000
;tREFRESH=7813HCLK=133Refresh_Count=1039
ldrr1,=1039;DMC_DDR_REFRESH_PRD
strr1,[r0,#INDEX_DMC_REFRESH_PRD]
;CAS_Latency=DDR_CASL<<1->DDR_CASL3
ldrr1,=6;DMC_DDR_CAS_LATENCY
strr1,[r0,#INDEX_DMC_CAS_LATENCY]
;t_DQSS(clockcycles)
ldrr1,=1;DMC_DDR_t_DQSS
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_DQSS]
;T_MRD(clockcycles)
ldrr1,=2;DMC_DDR_t_MRD
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_MRD]
;T_RAS(clockcycles)
ldrr1,=7;DMC_DDR_t_RAS
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RAS]
;T_RCActiveBankxtoActiveBankxdelay(clockcycles)
ldrr1,=10;DMC_DDR_t_RC
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RC]
;T_RCDRAStoCADdelay(clockcycles)
ldrr1,=4;DMC_DDR_t_RCD
ldrr2,=8;DMC_DDR_schedule_RCD
orrr1,r1,r2
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RCD]
;T_RFCAutoRefresh(clockcycles)
ldrr1,=11;DMC_DDR_t_RFC
ldrr2,=256;DMC_DDR_schedule_RFC
orrr1,r1,r2
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RFC]
;T_RPPrechargetoRASdelay(clockcycles)
ldrr1,=4;DMC_DDR_t_RP
ldrr2,=8;DMC_DDR_schedule_RP
orrr1,r1,r2
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RP]
;T_RRDActiveBankxtoActiveBankydelay(clockcycles)
ldrr1,=3;DMC_DDR_t_RRD
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_RRD]
;T_WRWritetoprechargedelay(clockcycles)
ldrr1,=3;DMC_DDR_t_WR
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_WR]
;T_WTRWritetoReaddelay(clockcycles)
ldrr1,=2;DMC_DDR_t_WTR
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_WTR]
;T_XPExitPowerdown(clockcycles)
ldrr1,=2;DMC_DDR_t_XP
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_XP]
;T_XSRExitselfrefresh(clockcycles)
ldrr1,=17;DMC_DDR_t_XSR
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_XSR]
;T_ESRSelfRefresh(clockcycles)
ldrr1,=17;DMC_DDR_t_ESR
strr1,[r0,#INDEX_DMC_T_ESR]
;MemoryConfigurationRegister
ldrr1,=0x40010012;DMC1_MEM_CFG
strr1,[r0,#INDEX_DMC_MEMORY_CFG]
ldrr1,=0xb41;DMC1_MEM_CFG2
strr1,[r0,#INDEX_DMC_MEMORY_CFG2]
ldrr1,=0x150f8;DMC1_CHIP0_CFG
strr1,[r0,#INDEX_DMC_CHIP_0_CFG]
ldrr1,=0;DMC_DDR_32_CFG
strr1,[r0,#INDEX_DMC_USER_CONFIG]
;ThefollowsisaccordingtotheDatasheetinitializationsequence
;DMC0DDRChip0configurationdirectcommandreg
ldrr1,=0x0c0000;DMC_NOP0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
;PrechargeAll
ldrr1,=0;DMC_PA0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
;AutoRefresh2time
ldrr1,=0x40000;DMC_AR0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
;MRS
ldrr1,=0xa0000;DMC_mDDR_EMR0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
;ModeReg
ldrr1,=0x80032;DMC_mDDR_MR0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_DIRECT_CMD]
;EnableDMC1
movr1,#0x0
strr1,[r0,#INDEX_DMC_MEMC_CMD]
check_dmc1_ready
ldrr1,[r0,#INDEX_DMC_MEMC_STATUS]
movr2,#0x3
andr1,r1,r2
cmpr1,#0x1
bnecheck_dmc1_ready
nop
movpc,lr
END

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