S3C2440與NAND FLASH(K9F1208)的接線分析
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一、SDRAM（HY57V561620F）連線分析
1、S3C2440有27根地址線ADDR[26:0]，8根片選信號(hào)ngcs0-ngcs7,對(duì)應(yīng)bank0-bank7，當(dāng)訪問bankx的地址空間，ngcsx引腳為低電平，選中外設(shè)。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/317618.htm2^27=128MByte, 8*128Mbyte = 1Gbyte,所以S3C2440總的尋址空間是1Gbyte。但市面上很少有32位寬度的單片SDRAM，一般選擇2片16位SDRAM擴(kuò)展得到32位SDRAM.
2、這里選擇的SDARM是HY57V561620F，4Mbit * 4bank *16I/O，共32Mbyte。
首先了解下SDRAM的尋址原理。SDRAM內(nèi)部是一個(gè)存儲(chǔ)陣列，可以把它想象成一個(gè)表
格。和表格的檢索原理一樣，先指定行，再指定列，就可以準(zhǔn)確找到所需要的存儲(chǔ)單元。這個(gè)表格稱為邏輯BANK。目前的SDRAM基本都是4個(gè)BANK。尋址的流程就是先指定BANK地址，再
指定行地址，最后指定列地址。這就是SDRAM的尋址原理。存儲(chǔ)陣列示意圖如下：
查看HY57V561620F的資料，可知這個(gè)SDRAM有13根行地址線RA0-RA12, 9根列地址線CA0-CA8,2根BANK選擇線BA0-BA1。
SDRAM的地址引腳是復(fù)用的，在讀寫SDRAM存儲(chǔ)單元時(shí)，操作過程是將讀寫的地址分兩次輸入到芯片中，每一次都由同一組地址線輸入。兩次送到芯片上去的地址分別稱為行地址和列地址。它們被鎖存到芯片內(nèi)部的行地址鎖存器和列地址鎖存器。
/RAS是行地址鎖存信號(hào)，該信號(hào)將行地址鎖存在芯片內(nèi)部的行地址鎖存器中；
/CAS是列地址鎖存信號(hào)，該信號(hào)將列地址鎖存在芯片內(nèi)部的列地址鎖存器中。
地址連線如下圖：
問題1：SDRAM:的A0接S3C2440的ADDR2,A0 為什么不接ADDR0？
要理解這種接法，首先要清楚在CPU的尋址空間中，字節(jié)（8位）是表示存儲(chǔ)容量的唯一單位。用2片HY57V561620F擴(kuò)展成32位SDRAM，可以認(rèn)為每個(gè)存儲(chǔ)單元是4個(gè)字節(jié)。因此當(dāng)它的地址線A1:A0=01時(shí)，處理器上對(duì)應(yīng)的地址線應(yīng)為ADDR3:ADDR2=01（因?yàn)镃PU的尋址空間是以Byte為單位的）。所以SDRAM的A0引腳接到了S3C2440的ADDR2地址線上。同理，如果用1片HY57V561620F，數(shù)據(jù)線是16位，因?yàn)橐粋€(gè)存儲(chǔ)單元是2個(gè)字節(jié)，這時(shí)SDRAM的A0要接到S3C2440的ADDR1上。
就是說SDRAM的A0接S3C2440的哪一根地址線是根據(jù)整個(gè)SDRAM的數(shù)據(jù)位寬來決定的。
問題2：上圖接線中，BA0,BA1接ADDR24,ADDR25，為什么用這兩根地址線呢？
BA0～BA1代表了SDRAM的最高地址位。因?yàn)镃PU的尋址空間是以字節(jié)（Byte）為單位的，本系統(tǒng)SDRAM容量為64MByte，那就需要A25～A0（64M=2^26）地址線來尋址，所以BA1～BA0地址線應(yīng)該接到S3C2440的ADDR25～ADDR24引腳上。
13根行地址線+ 9根列地址線= 22根地址線。另外HY57V561620F一個(gè)存儲(chǔ)單元是2個(gè)字節(jié)（16I/O），相當(dāng)于有了23根地址線。BA0,BA1是最高地址位，所以應(yīng)該接在ADDR24,ADDR25上。
就是說SDRAM的BA0,BA1接S3C2440的哪幾根地址線是根據(jù)整個(gè)SDRAM的容量來決定的。二、NOR FLASH（AM29LV160DB）的接線分析
NOR FLASH的地址線和數(shù)據(jù)線是分開的。AM29LV160DB是一個(gè)2Mbyte的NOR FLASH，分區(qū)結(jié)構(gòu)是：
1個(gè)16Kbyte扇區(qū)，2個(gè)8Kbyte扇區(qū)，1個(gè)32Kbyte扇區(qū)，31個(gè)64Kbyte扇區(qū)（字節(jié)模式）；
1個(gè)8Kbyte扇區(qū)，2個(gè)4Kbyte扇區(qū)，1個(gè)16Kbyte扇區(qū)，31個(gè)32Kbyte扇區(qū)（半字模式）；
共35個(gè)扇區(qū)。引腳如下：
設(shè)計(jì)原理圖如下：
說明：
AM29LV160DB第47腳是BYTE#腳，BYTE#接高電平時(shí)，器件數(shù)據(jù)位是16位，接低電平時(shí)，數(shù)據(jù)位是8位。
上圖BYTE#接VCC，D0-D15做為數(shù)據(jù)輸入輸出口。A0-A19是地址線，在半字模式下，D0-D15做為數(shù)據(jù)輸入輸出口。因?yàn)閿?shù)據(jù)位是16位，A0-A19可以選擇2^20 = 1M *2BYTE = 2Mbyte。正好是AM29LV160DB的容量。
S3C2440的ADDR1要接AM29LV160DB的A0。上圖中AM29LV160DB的A20，A21是空腳，分別接的是LADDR21,LADDR22。這應(yīng)該是為了以后方便擴(kuò)展NOR FLASH的容量。LADDR21,LADDR22對(duì)AM29LV160DB是沒用的。
當(dāng)BYTE#接低電平時(shí)，D0-D7做為8位數(shù)據(jù)輸入輸出口，D15做為地址線A-1。相當(dāng)于有了A-1,A0-A19共21根地址線。這個(gè)時(shí)候S3C2440的ADDR0應(yīng)該接在D15（A-1）………，ADDR20接A19。21根地址線的尋址空間是2^21 = 2Mbyte。正好是AM29LV160DB的容量。
三、與NAND FLASH(K9F1208)的接線分析
1、K9F1208結(jié)構(gòu)如下圖
K9F1208位寬是8位（I/O0～I(xiàn)/O7）。
一頁：1Page = 512byte + 16byte最后16byte是用于存儲(chǔ)校驗(yàn)碼和其他信息用的，不能存放實(shí)際的數(shù)據(jù)。
一塊有32 page：1block = 32* (512byte + 16byte) =（16k+512）byte
K9F1208有4096個(gè)塊：
1 device = 4096 *32* (512byte + 16byte) = (64M+2M)byte，總共有64Mbyte可操作的芯片容量
NAND FLASH以頁為單位讀寫數(shù)據(jù)，以塊為單位擦除數(shù)據(jù)。
其引腳如下：
S3C24440和K9F1208的接線圖如下：
當(dāng)選定一個(gè)NAND FLASH的型號(hào)后，要根據(jù)選定的NAND FLASH來確定S3C2440的NCON,GPG13,GPG14,GPG15的狀態(tài)。
下圖是S3C2440中4個(gè)腳位狀態(tài)的定義
K9F1208的一頁是512byte，所以NCON接低電平，GPG13接高電平。
K9F1208需要4個(gè)尋址命令，所以GPG14接高電平
K9F1208的位寬是8，所以GPG15接低電平。
NAND FLASH尋址：
對(duì)K9F1208來說，地址和命令只能在I/O[7:0]上傳遞，數(shù)據(jù)寬度是8位。地址傳遞分為4步，如下圖：
說明：
第1步發(fā)送列地址，既選中一頁512BYTE中的一個(gè)字節(jié)。512byte需要9bit來選擇，這里只用了A0 -A7，原因是把一頁分成了2部分，每部分256字節(jié)。通過發(fā)送的讀命令字來確定是讀的前256字節(jié)還是后256字節(jié)。
當(dāng)要讀取的起始地址（Column Address）在0~255內(nèi)時(shí)我們用00h命令，
當(dāng)讀取的起始地址是在256~511時(shí)，則使用01h命令。
一個(gè)塊有32頁，用A9-A13共5位來選擇一個(gè)塊中的某個(gè)頁。
總共有4096個(gè)塊，用A14-A25共12位來選擇一個(gè)塊。
K9F1208總共有64Mbyte，需要A0-A25共26個(gè)地址位。
例如：要讀NAND FLASH的第5000字節(jié)開始的內(nèi)容。
把5000分解成列地址和行地址。
Column_address = 5000%512 = 392
因?yàn)閏olumn_address>255,所以用01h命令讀
Page_address = (5000>>9) = 9
發(fā)送命令和參數(shù)的順序是：
NFCMMD = 0x01;從后256字節(jié)開始讀
NFADDR = column_address & 0xff;取column_address的低8位送到數(shù)據(jù)線
NFADDR = page_address & 0xff;發(fā)送A9-A16
NFADDR = (page_address >>8) & 0xff;發(fā)送A17-A24
NFADDR = (page_address >> 16) & 0xff;發(fā)送A25
上面的NFCMMD,NFADDR.是S3C2440的NAND FLASH控制寄存器。讀取的數(shù)據(jù)會(huì)放在NFDATA中。
四、S3C2440開發(fā)板中SDRAM NOR NAND地址分配
（1）SDRAM地址分配
這是S3C2440的存儲(chǔ)器地址分配圖，SDARM只能接在BANK6或BANK7。
從分析SDRAM接線圖可以看到，SDRAM接的是ngcs6，也就是接在BANK6，因?yàn)檫x擇的SDRAM是2片32Mbyte，總?cè)萘渴?4Mbyte，所以SDRAM的地址范圍是0x3000 0000 --- 0x33ff ffff。
（2）NORFLASH地址分配
S3C2440啟動(dòng)方式如下：
上文講述的NORFLASH是16bit數(shù)據(jù)位寬，選擇從NOR FLASH啟動(dòng)，所以
OM0接VDD，OM1接VSS。
從分析NOR FLASH接線的接線圖可看到，NOR FLASH接的ngcs0,也就是接在BANK0。因?yàn)檫x擇NORFLASH是2Mbyte，所以NOR FLASH的地址范圍是0x0000 0000 --- 0x001f ffff。
上電時(shí)，程序會(huì)從Norflash中啟動(dòng)，ARM直接取Norflash中的指令運(yùn)行。
（3）NANDFLASH地址分配
最后來看NANDFLASH，NANDFLASH以頁為單位讀寫，要先命令，再給地
址，才能讀到NAND的數(shù)據(jù)。NANDFLASH是接在NANDFLASH控制器上而不是系統(tǒng)總線上，所以沒有在8個(gè)BANK中分配地址。如果S3C2440被配置成從Nand Flash啟動(dòng), S3C2440的Nand Flash控制器有一個(gè)特殊的功能,在S3C2440上電后,Nand Flash控制器會(huì)自動(dòng)的把Nand Flash上的前4K數(shù)據(jù)搬移到4K內(nèi)部SRAM中,系統(tǒng)會(huì)從起始地址是0x0000 0000的內(nèi)部SRAM啟動(dòng)。
程序員需要完成的工作,是把最核心的啟動(dòng)程序放在Nand Flash的前4K中，也就是說,你需要編寫一個(gè)長(zhǎng)度小于4K的引導(dǎo)程序,作用是將主程序拷貝到SDRAM中運(yùn)行。由于NandFlash控制器從NandFlash中搬移到內(nèi)部RAM的代碼是有限的,所以在啟動(dòng)代碼的前4K里,我們必須完成S3C2440的核心配置以及把啟動(dòng)代碼(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中運(yùn)行。
至于將2440當(dāng)做單片機(jī)玩裸跑程序的時(shí)候，就不要做這樣的事情，當(dāng)代碼小于4K的時(shí)候，只要下到nand flash中就會(huì)被搬運(yùn)到內(nèi)部RAM中執(zhí)行了。
不管是從NOR FLASH啟動(dòng)還是從NANDFLASH啟動(dòng)，ARM都是從0x0000 0000地址開始執(zhí)行的。
評(píng)論