攻克存储4-S3C2440存储系统设计与思考.doc

前面几篇文章分别讲述了存储系统的地址线连接方法、存储芯片的写屏蔽、存储系统的扩展,以及SDRAM/DDR的结构和寻址,本文将以ARM芯片s3c2440为例,从整体上描述一个同时包含有SDRAM、NorFlash、NandFlash的存储系统的设计、工作原理和注意事项。下面这幅原理图就是这样一个完整的存储系统,主控芯片是三星公司的ARM芯片s3c2440(未画出,但相关引脚都在图中的导线上的标号标出),该存储系统包含了一个SDRAM(HY57V561620),一个NorFlash(Am29LV160DB)一个NandFlash(K9F1208)。由该存储系统原理图,我们提出以下几个问题,并一一解答:(1)SDRAM芯片和NorFlash芯片都连接了ARM芯片的地址线,他们各自在存储系统中的地址范围是多少?由什么决定当前访问的是哪一个存储器?(2)如果希望再扩展一个ROM存储器,如何连线,地址范围如何确定?(3)NandFlash芯片并没有连接到ARM芯片的地址线,如何寻址?怎样选中它?(4)ARM芯片如何知道外接存储器的位宽,即8位、16位还是32位?(5)程序代码可能存储在NorFlash中,或者NandFlash中,系统启动时如何知道从哪个存储器中读代码?,存储芯片地址范围的确定。参考s3c2440的datasheet,我们可以找到该芯片的内存映射表(MemoryMap),如下图:根据OM[1]和OM[0]引脚的不同,内存映射的方式有细微差别(具体原理在本文后面讲述)。但基本可以看出,决定外接存储器的存储地址范围的因素主要是一组引脚nGCS0[0]~nGCS[7]。s3c2440芯片把存储系统分为了8个Bank,由nGCS0[0]~nGCS[7]这8根引脚决定当前访问的是哪一个Bank对应的存储器。其中,前6个Bank用于连接ROM或者SRAM(或者类似SRAM接口的存储器,如NorFlash)(图中由SROM标识),而第7和第8个Bank用于连接SDRAM,并且规定由第7个Bank地址作为SDRAM的起始地址(即0x30000000)。原理图中,我已经将决定存储芯片起始地址的nGCS0x引脚用特殊的亮红色标记出来了。我们可以看到,SDRAM芯片被连接到第6个Bank中,起始地址为0x30000000,而NorFlash被连接到了第0个Bank,,如何添加新的存储芯片?其实,由第一个问题的解释,我们基本上就知道该怎么回答这个问题了。如果添加的是SRAM或者ROM芯片,则自然是将ARM的地址线对应着芯片的地址线进行连接(连接方法在本系列第一篇文章中讲过),然后由nGCS0[0]~nGCS[5]这6根引脚中,任选一个尚未使用到的Bank,连接到新添加的芯片上,以决定其地址起始。例如下图,外接一个8位的ROM芯片,片选信号使用nGCS1,查上面给出的内存映射得知,其起始地址为0x08000000:,NandFlash芯片是如何选中和访问的?首先要了解NandFlash的芯片原理,它不是直接通过地址线来寻址和访问的,而是有一套自己的读写擦除机制。该原理的介绍网上文章很多,这里不再赘述。这里需要说明的是,NandFlash芯片虽然不需要连接ARM的地址线来寻址,但是额