arm與flash連接錯位的原因

有不少人問到：
flash連接CPU時，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)寬度，比如16位的NOR FLASH （A0－A19），處理器的地址線要（A1－A20）左移偏1位。為什么要偏1位？

從軟件和CPU的角度而言，一個地址對應一個字節(jié)，就是8位數(shù)據(jù)。這是肯定的，不要懷疑這點。

對于具體器件而言，它的位寬是一定的，所謂位寬，指的是“讀/寫操作時，最小的數(shù)據(jù)單元”──別說最小單元是“位”，一般設備上沒有單獨的“位操作”，修改位時通過把整個字節(jié)、字或雙字讀出來、修改，再回寫。

CPU的地址線（A0－A20）對應的最小數(shù)據(jù)單元是字節(jié)，即8位；
而位寬為16的NOR FLASH的地址線(A0－A19)對應的最小數(shù)據(jù)單元是16位。
這兩個怎么對應起來？

如果說外設的位寬是16，難道我們寫程序時會“特意”以16位進行操作嗎？不用的，我們寫程序時根本不用管外設位寬是8、16還是32。

仔細想想，其實是可以想通的：既然CPU、外設NOR FLASH的最小讀/寫單元已經(jīng)固定，那么肯定就是CPU與NOR FLASH之間有個中間層，它來做處理：
這個中間層被稱為“Memory Controller”，CPU要進行讀寫操作時，“Memory Controller”根據(jù)NOR FLASH的位寬，每次總是讀/寫16位數(shù)據(jù)。
以讀操作為例：
CPU想進行8位操作時，它選擇其中的8位返回給CPU；
CPU想進行16位操作時，它直接把這16位數(shù)據(jù)返回給CPU；
CPU想進行32位操作時，它發(fā)起2次讀/寫，把結果組合成32位返回給CPU。

現(xiàn)在的連線是：CPU的（A1－A20）接到 16位的NOR FLASH （A0－A19），即CPU的A0不接──這說明：不管A0是0還是1，NOR FLASH接收到的地址是一樣的。
CPU發(fā)出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1時，NOR FLASH看到的都是0bxxxxxxxxx，返回給“Memory Controller”的都是同一個16位數(shù)據(jù)。
再由“Memory Controller”選擇其中的低8位或高8位給CPU。

“Memory Controller”會幫助我們做這些事情，舉例為證：
1. 軟件要讀取地址0上的8位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)的低8位返回給CPU，這就是一個8位數(shù)據(jù)。

2. 軟件要讀取地址1上的8位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000001的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)的高8位(注意，前面的低8位)返回給CPU，這就是一個8位數(shù)據(jù)。

3. 軟件要讀取地址2上的8位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第2個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)的低8位返回給CPU，這就是一個8位數(shù)據(jù)。

4. 軟件要讀取地址3上的8位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000011的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第2個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)的高8位(注意，第3點是低8位)返回給CPU，這就是一個8位數(shù)據(jù)。

5. 軟件要讀取地址0和1上的16位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)返回給CPU

6. 軟件要讀取地址2和3上的16位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第2個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個16位數(shù)據(jù)返回給CPU

7. 軟件要讀取地址0、1、2、3上的32位數(shù)據(jù)時，硬件是這樣進行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)

④ “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線上的信號是：0b00000000000000000001
⑤ NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第2個“最小數(shù)據(jù)單元”
⑥ “Memory Controller”讀入這個16位數(shù)據(jù)
⑦ “Memory Controller”把兩個16位的數(shù)據(jù)組合成一個32位的數(shù)據(jù)，返回給CPU。

從1～7可知：
① 對于軟件而言，它不知道底下發(fā)生了什么事，它只管結果：
讀取地址0的8位數(shù)據(jù)，就得到了一個8位數(shù)據(jù)；讀取地址1的8位數(shù)據(jù)，就得到另一個緊挨著的8位數(shù)據(jù)
讀取地址0開始的16位數(shù)據(jù)，就得到了一個16位數(shù)據(jù)；讀取地址2開始的16位數(shù)據(jù)，就得到另一個緊挨著的16位數(shù)據(jù)
讀取地址0開始的32位數(shù)據(jù)，就得到了一個32位數(shù)據(jù)；讀取地址4開始的32位數(shù)據(jù)，就得到另一個緊挨著的32位數(shù)據(jù)
② 對于NOR FLASH，它只按照A0－A19地址線，提供16位數(shù)據(jù)，才不管軟件要的是8位、16位，還是32位呢。
③ “Memory Controller”完成了這些位寬之間的數(shù)據(jù)選擇、合并。


所以：
外設位寬是8時，CPU的A0～AXX與外設的A0～AXX直接相連
外設位寬是16時，CPU的A1～AXX與外設的A0～AYY直接相連，表示不管CPU的A0是0還是1，外設看到的都是同一個地址，對應16位的數(shù)據(jù)，“Memory Controller”對數(shù)據(jù)進行選擇或組合，再提供給CPU。
外設位寬是32時，CPU的A2～AXX與外設的A0～AZZ直接相連，表示不管CPU的A0A1是00，01，10還是11，外設看到的都是同一個地址，對應32位的數(shù)據(jù)，“Memory Controller”對數(shù)據(jù)進行選擇或組合，再提供給CPU。