mini2440 使用sdram-电子工程世界

在S3C2440A user manual.pdf 的第五章有 Memory Controller的介绍。设置memory controller是为了明确各个bank（硬件决定出的地址空间）属性，包括数据位宽、WAIT信号、访问时序、刷新周期、bank起始位置和大小（仅对bank6、7）及SDRAM模式。《嵌入式Linux应用开发完全手册》第6章对各寄存器有较详细叙述，再配上 S3C2440A user manual.pdf 各寄存器个字段含义应属明确。只可惜这些还不够，举例来说要设置SDRAM各参数，没有SDRAM数据手册是没法做的，在这个百花齐放的世界里真没什么是通吃的。

韦东山《嵌入式Linux应用开发完全手册》PDF光盘源代码等全套 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-01/31114.htm

《嵌入式Linux应用开发完全手册》对应的SDRAM是K4S561632C，我手头的mini2440开发板上的号称是 HY57V561620FTP，但芯片上的丝印被刻意划掉了，隐约看到一个M的logo和无法辨认的一串数字，而且2片还不一样！面对此情此景除了发自肺腑的一句“你妹呀～”实在不知再说些什么。

mini2440 板子入手在nor 上已有可正常运行的 supervivi，进入它的命令行模式，输入：
mem info，它自曝了 memory controller 各寄存器设置，既然它工作正常就用这套值吧

Supervivi> mem info

RAM Information:

Default ram size: 64M

Real ram size : 64M

Free memory : 61M

RAM mapped to : 0x30000000 - 0x34000000

Flash memory mapped to : 0x10000000 - 0x12000000

Available memory region : 0x30000000 - 0x33d80000

Stack base address : 0x33defffc

Current stack pointer : 0x33defb6c

Memory control register vlaues

BWSCON = 0x22111112

BANKCON0 = 0x00000700

BANKCON1 = 0x00000700

BANKCON2 = 0x00000700

BANKCON3 = 0x00000700

BANKCON4 = 0x00000700

BANKCON5 = 0x00000700

BANKCON6 = 0x00018009

BANKCON7 = 0x00018009

REFRESH = 0x008e04eb

BANKSIZE = 0x000000b2

MRSRB6 = 0x00000030

MRSRB7 = 0x00000030

DSC0 = 0x00000000

DSC1 = 0x00000000

准备工作还有如何拷贝内存数据。真正有意义的是从flash 拷贝到sdram但鉴于我还没到这步，先搞点无意义的从片内ram到sdram吧，这里的重点是“位置无关指令”这个概念。如果这个解决了剩下就是位置相关指令的定位，换言之怎么链接，怎么加载，也就是如何保证运行地址的正确性。

S3C2440A 是 ARM920T 处理器类型，属于 ARMv4T 架构，其位置无关指令包括 b bl。
假想我有一些大个函数必须在 sdram 中调用，它们开机时是存在 flash 中的，那么必须先设置好内存控制器，然后从flash中读出这些函数的机器码写到sdram中去，然后再“跳”到sdram 中执行之。mini2440的sdram 起始地址是在bank6的（S3C2440A允许在bank7也挂sdram，但mini2440把它们都挂在bank6了）故这些大个函数在连接时必须指定其所处段的运行地址在 0x30000000 之上。
位置相关指令要用以运行地址计算出来的绝对地址，上面那些大个函数中的绝对地址一定会在0x30000000之上，在没有初始化内存控制器之前bank6中的地址是不存在的，此时只能用位置无关指令。这些指令无论你在链接时指定的运行地址是什么都能通过相对值正确跳转。

软件分成2部分，一个汇编用于必要寄存器初始化和拷贝内存，再加设置sp和跳转main；一个cpp用于模拟大块头。
先是 head.s

.text

.global _start

_start:

bl kill_dog

bl control_mem

bl copy2sdram

ldr pc, =sdram

sdram:

mov sp, #0x34000000

bl main

_end:

b _end

kill_dog:

mov r0, #0x53000000

mov r1, #0

str r1, [r0]

mov pc, lr

control_mem:

mov r0, #0x48000000

ldr r1, =0x22111112

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000700

str r1, [r0], #4

ldr r1, =0x00018009

str r1, [r0], #4

ldr r1, =0x00018009

str r1, [r0], #4

ldr r1, =0x008e04eb

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x000000b2

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000030

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000030

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000000

str r1, [r0], #4

mov r1, #0x00000000

str r1, [r0], #4

mov pc, lr

copy2sdram:

mov r0, #0

mov r1, #0x30000000

ldr r2, =0x1000

loop:

ldr r3, [r0], #4

str r3, [r1], #4

cmp r0, r2

bne loop

mov pc, lr

注意其中 ldr pc, =sdram

sdram.cpp 是个用LED 模拟简谱的小程序，如果谁有光感设备把LED转成声音......算了......我还是考虑mini2440上的扬声器吧:

class CNumberedMusicalNotation

{

public:

CNumberedMusicalNotation( void );

~CNumberedMusicalNotation( void );

void dao( void );

void rai( void );

void mi( void );

void fa( void );

void suo( void );

void la( void );

void xi( void );

private:

void latency( void );

unsigned long* data;

};

CNumberedMusicalNotation::CNumberedMusicalNotation()

{

unsigned long* gpbcon = reinterpret_cast(0x56000010);

*gpbcon = 0x15400; // enable GPB output

data = reinterpret_cast(0x56000014);

*data = ~0;

}

CNumberedMusicalNotation::~CNumberedMusicalNotation()

{

*data = ~0;

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::dao()

{ // led1 - GPB5

*data = ~(1<<5);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::rai()

{ // led2 - GPB6

*data = ~(1<<6);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::mi()

{ // led3 - GPB7

*data = ~(1<<7);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::fa()

{ // led4 - GPB8

*data = ~(1<<8);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::suo()

{ // led1+3 - GPB5+7

*data = ~(1<<5 | 1<<7);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::la()

{ // led2+4 - GPB6+8

*data = ~(1<<6 | 1<<8);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::xi()

{ // led1+4 - GPB5+8

*data = ~(1<<5 | 1<<8);

latency();

}

void CNumberedMusicalNotation::latency()

{

volatile int i;

for ( i = 0; i < 10000; i++ );

}

int __attribute__((__long_call__)) main()

{

CNumberedMusicalNotation n;

n.dao();

n.rai();

n.mi();

n.suo();

n.la();

n.suo();

n.mi();

n.dao();

n.rai();

n.mi();

n.rai();

n.dao();

n.rai();

n.dao();

n.rai();

n.mi();

n.suo();

n.la();

n.suo();

n.mi();

n.dao();

n.rai();

n.mi();

n.rai();

n.dao();

return 0;

}

最后是Makefile

all: sdram.elf

sdram.elf :

arm-linux-gcc -c -g -O2 -o head.o head.s

arm-linux-g++ -c -g -O2 -o sdram.o sdram.cpp

arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 -o sdram.elf head.o sdram.o

arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin

arm-linux-objdump -D -m arm sdram.elf > sdram.dis

clean:

rm -f *.o *.elf *.dis *.bin

注意其中 -Ttext 0x30000000

这些解释有些费劲，配合 sdram.dis 看看就好说了（节）

sdram.elf: file format elf32-littlearm

Disassembly of section .text:

30000000 <_start>:

30000000: eb000005 bl 3000001c

30000004: eb000008 bl 3000002c

30000008: eb000027 bl 300000ac

3000000c: e59ff0b8 ldr pc, [pc, #184] ; 300000cc

30000010 :

30000010: e3a0d30d mov sp, #872415232 ; 0x34000000

30000014: eb000105 bl 30000430

30000018 <_end>:

30000018: eafffffe b 30000018 <_end>

......

300000ac :

300000ac: e3a00000 mov r0, #0 ; 0x0

300000b0: e3a01203 mov r1, #805306368 ; 0x30000000

300000b4: e3a02a01 mov r2, #4096 ; 0x1000

300000b8 :

300000b8: e4903004 ldr r3, [r0], #4

300000bc: e4813004 str r3, [r1], #4

300000c0: e1500002 cmp r0, r2

300000c4: 1afffffb bne 300000b8

300000c8: e1a0f00e mov pc, lr

300000cc: 30000010 .word 0x30000010

300000d0: 22111112 .word 0x22111112

300000d4: 00018009 .word 0x00018009

300000d8: 008e04eb .word 0x008e04eb

......

30000430

30000430: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8

30000434: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0

30000438: e58d3004 str r3, [sp, #4]

3000043c: e59d2004 ldr r2, [sp, #4]

30000440: e3a00c27 mov r0, #9984 ; 0x2700

30000444: e280000f add r0, r0, #15 ; 0xf

30000448: e3a01456 mov r1, #1442840576 ; 0x56000000

3000044c: e1520000 cmp r2, r0

30000450: e2433021 sub r3, r3, #33 ; 0x21

30000454: e3a02b55 mov r2, #87040 ; 0x15400

30000458: e5813014 str r3, [r1, #20]

3000045c: e5812010 str r2, [r1, #16]

30000460: ca000006 bgt 30000480

_start 开始位置为何是 30000000？因为 -Ttext 0x30000000。再看 ldr pc, =sdram 被翻译成什么了？

3000000c: e59ff0b8 ldr pc, [pc, #184] ; 300000cc

而 300000cc 处是什么呢？

300000cc: 30000010 .word 0x30000010

这意味着 pc 将被赋值 0x30000010，这显然是编译器计算出的位置相关代码。而之前都是位置无关代码，虽然他们期望的运行基址是0x30000000，但因为位置无关，放在哪里也都行了，这正是从flash 拷贝到 sdram 所需要的，因为reset 后pc是指向 0 的。

下面是 arm-linux-gdb 的调试过程，这里需要一些“新”指令。
首先，看看你的板子从哪里启动的，这里假设是从nand，片内ram为始于0x00000000的4k。

[szs@szs mine]$ arm-linux-gdb

GNU gdb (Sourcery G++ Lite 2008q3-72) 6.8.50.20080821-cvs

License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later

This is free software: you are free to change and redistribute it.

There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type 'show copying'

and 'show warranty' for details.

This GDB was configured as '--host=i686-pc-linux-gnu --target=arm-none-linux-gnueabi'.

For bug reporting instructions, please see:

(gdb) target remote 127.0.0.1:3333

Remote debugging using 127.0.0.1:3333

0x00000000 in ?? ()

(gdb) load sdram.elf

Loading section .text, size 0xc84 lma 0x30000000

Loading section .ARM.exidx, size 0x68 lma 0x30000c84

Start address 0x30000000, load size 3308

Transfer rate: 28 KB/sec, 1654 bytes/write.

(gdb) i r

r0 0x1b4 436

r1 0x200 512

r2 0xdb 219

r3 0x40 64

r4 0x57600 357888

r5 0x0 0

r6 0x60000 393216

r7 0x0 0

r8 0x33edffe0 871235552

r9 0x33fdd970 872274288

r10 0x33fd7600 872248832

r11 0x0 0

r12 0x100 256

sp 0x33f0ffd4 0x33f0ffd4

lr 0x7e0 2016

pc 0x30000000 0x30000000

fps 0x0 0

cpsr 0x800000d3 2147483859

默认的load将.text 放在了0x30000000处，这是因为链接时指定了 -Ttext 0x30000000，pc 也被设置到了 0x30000000，但这对应一个刚刚 reset halt 过的开发板，0x30000000 显然尚不可用！！做过load后的片内ram里有什么呢

(gdb) x/16xw 0

0x0: 0xea000014 0xe59ff014 0xe59ff014 0xe59ff014

0x10: 0xe59ff014 0xe59ff014 0xe59ff014 0xe59ff014

0x20: 0x33f80260 0x33f802c0 0x33f80320 0x33f80380

0x30: 0x33f803e0 0x33f80440 0x33f80460 0xdeadbeef

对比一下sdram.bin显然不是你的机器码，这样就算把 pc 设置到0也不会运行你的程序的。how？

(gdb) load sdram.elf 0xd0000000

Loading section .text, size 0xc84 lma 0x0

Loading section .ARM.exidx, size 0x68 lma 0xc84

Start address 0x30000000, load size 3308

Transfer rate: 40 KB/sec, 1654 bytes/write.

(gdb) set $pc=0

(gdb) i r

r0 0x194 404

r1 0x200 512

r2 0xcb 203

r3 0x4e000000 1308622848

r4 0x57200 356864

r5 0x0 0

r6 0x60000 393216

r7 0x0 0

r8 0x33edffe0 871235552

r9 0x33fdd970 872274288

r10 0x33fd7200 872247808

r11 0x0 0

r12 0x100 256

sp 0x33f0ffd4 0x33f0ffd4

lr 0x7e0 2016

pc 0x0 0

fps 0x0 0

cpsr 0x800000d3 2147483859

(gdb) si

0x0000001c in ?? ()

(gdb) si

0x00000020 in ?? ()

(gdb) si

0x00000024 in ?? ()

(gdb) si

0x00000028 in ?? ()

(gdb) si

0x00000004 in ?? ()

(gdb) c

Continuing.

load sdram.elf 时加个参数 0xd0000000，为何？因为你想让gdb 帮您把运行地址为0x30000000的段装载到0位置去，你需要给它一个偏移，0x30000000加什么能得到0呢，只有靠溢出了。随后还要

set $pc=0

如果你有兴趣再

x/16xw 0

对比一下你的 sdram.bin 吧。通过 si 可以看到 pc 再经历 0 -> 1c -> 20 -> 24 -> 28 后又回到4 了，显然是杀狗回来了。恭喜，c 后看着 LED 给你弹小调吧。

PS: 64M sdram 是如何算出的？
S3C2440A 给 sdram 的数据线有32根D0～D31，这意味着一次可以取出4个字节；但地址线只有13根A2~A14，如何寻址64M呢？原来选址不是一次完成的，先行再列，额外还有个页。先用A2～A14指定行，再以约定时序用A2～A10指定列，配合A24～A25指定的页，一个可以寻址 13 + 9 + 2 = 24 即 16M 地址空间。因为位宽是16bit，故这代表着 32MB sdram 容量，再把2片这样的 sdram 并连寻址，用D0～D31顺序连接获取输出就能得到 64M了。

[1] [2]

关键字：mini2440 sdram 地址空间引用地址：mini2440 使用sdram

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