s3c2440存储控制器和地址以及启动的理解

亦凉 2022-02-04 17:27 208阅读 0赞

**1.首先应该先了解Flash ROM的种类**  
NOR *[FLASH][]*地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来。  
NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据。

通俗的说，只给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据,在一个总线完成的。

结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash.

**2.Nand Flash的命令、地址、数据都通过I/O口发送**，管脚复用，这样做做的好处是，可以明显减少NAND FLASH的管脚数目，将来如果设计者想将NAND FLASH更换为更高密度、更大容量的，也不必改动电路板。在S3C2440中NANDFLASH的控制依靠NAND FLASH控制器。不能够执行程序，本人总结其原因如下 ：  
a. NAND FLASH本身是连接到了控制器上而不是系统总线上。CPU启动后是要取指令执行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之类的，CPU 发个地址就可以取得指令并执行，NAND FLASH不行，因为NAND FLASH 是管脚复用，它有自己的一套时序，这样CPU无法取得可以执行的代码，也就不能初始化系统了。  
b. NAND FLASH是顺序存取设备，不能够被随机访问，程序就不能够分支或跳转，这样你如何去设计程序。  
  
  
**3.在2440中为什么可以配置成从Nand Flash中启动程序？**  
  
  
如果S3C2440被配置成从Nand Flash启动, S3C2440的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,Nand Flash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,（此内部RAM被称为Steppingstone）并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行(NF地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中？)。  
  
  
**4.Samsung S3C2440支持Nor Flash和Nand Flash启动**,在TQ2440上可以通过跳线设置启动方式。主要由OM\[1:0\]这两位来决定从何处启动。具体含义如下:  
  
  
OM\[1:0\]所决定的启动方式  
  
  
OM\[1：0\]=00时，处理器从NAND Flash启动  
  
  
OM\[1：0\]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动  
  
  
OM\[1：0\]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。  
  
  
OM\[1：0\]=11时，处理器从Test Mode启动。  
  
  
Arm的启动都是从0地址开始，所不同的是地址的映射不一样。在arm开电的时候，要想让arm知道以某种方式（地址映射方式）运行，不可能通过你写的某段程序控制，因为这时候你的程序还没启动，这时候arm会通过引脚的电平来判断。  
a.当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间(Bank0)，也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行，不需要将Norflash中的内容拷贝到SDRAM中来。  
b.当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容拷贝到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。  
  
  
这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）  
  
  
**5.启动代码应该做什么？**  
由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nand flash中就会被搬运到内部RAM中执行了。  
  
  
bootloader在某种意义上来说即是一个启动代码，种类有很多（vivi uboot 等），但是功能上无非就是完成一些初始化。bootloader是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、初始化存储器系统等，其功能类似于PC机的BIOS.  
  
  
  
  
在实际的开发中，一般可以把bootloader烧入到Norflash，程序运行可以通过串口交互，进行一定的操作，比如下载，调试。这样就很可以很方便的调试你的一些代码。Norflash中的Bootloader还可以烧录内核到Norflash等等功能。  
6.存储控制器的作用  
在2440中分了8个bank,每个bank的基地址由nCGSx来选择，每个bank都接外设之后，就可以通过存储控制器来进行地址上的选择了。每个bank与外设的连接方式不一样，主要看外设是每次进行多少位的数据传输，如果是8位，这样CPU的地址线A0就可以直接接外设的A0，如果是16位，那么CPU的A1就该接到外设的A0,一次类推往后移位，具体原因见错位原因。nor flash接在bank0,数据线为16位。存储控制器的特性如下：  
1. 大小端设置;  
2. 地址空间:每个bank为128MB (总共1GB);  
3. 除了bank0其余所有banks的数据位宽是可编程的(8/16/32-bit);（bank0是16/32位）  
4. 总共8个memory banks,其中6个bank是接ROM,SRAM等,其余2个bank是接ROM,SRAM,SDRAM等;  
5. 7个memory bank的起始地址是固定的;(发现size也是固定的,128MB)  
6. 1个memory bank的起始地址和大小是可灵活可变的;  
7. 所有banks的访问周期数是可编程的;  
8. 支持片外等待信号以扩充总线周期;  
9. SDRAM在Power down模式下支持自动刷新.  
7.Nand Flash控制器  
1. 自动启动: 系统复位后,boot code搬运到4KB Steppingstone,然后在其内部执行;  
2. Nand Flash存储接口: 支持256Words,512Bytes,1KWords和2KBytes Page;  
3. 软件模式: 用户能直接访问nand flash;  
4. 接口: 支持8/16-bit Nand flash存储接口;  
5. 支持大小端模式;  
6. 硬件ECC发生器:检测和指示(软件纠正)(此处不怎么理解);  
7. Steppingstone: 4KB SRAM Buffer,在nand flash启动过后可以用作它处.  
  
  
  
  
当系统处在复位状态时,Nand flash控制器从管脚NCON,GPG13,GPG14,GPG15得到nand flash的一些信息(如page size,bus width等,见下图).在上电或系统复位之后,则nand flash控制器将自动加载4KB boot loader代码,之后就是在steppingstone里执行.

注意:在自动启动这个过程中,ECC模块是不发挥作用的,所以前4KB nand flash应当不含bit error

转载自：http://blog.csdn.net/liangkaiming/article/details/5950904

[FLASH]: http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/category/1434438