ARM S3C2410硬件手冊重點(diǎn)

a.Memory Controller
b.Nand Flash
c.UART
d.Interrupt
e.Timer

Memory Controller
SDRAM:
  S3C2410提供了外接ROM、SRAM、SDRAM、NOR Flash、NAND Flash的接口。S3C2410外接存儲器的空間被分為8 BANKS，每BANK容量為128M：當(dāng)訪問BANKx(x從0到7)所對應(yīng)的地址范圍x*128M到(x+1)*128M-1
  SDRAM使用BANK6，它的物理起始地址為6*128M=0x30000000。

SDRAM(刷新):
  之所以稱為DRAM，就是因?yàn)樗粩噙M(jìn)行刷新（Refresh）才能保留住數(shù)據(jù)，因此它是DRAM最重要的操作。
那么要隔多長時(shí)間重復(fù)一次刷新呢？目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是，存儲體中電容的數(shù)據(jù)有效保存期上限是64ms（毫秒，1/1000秒），也就是說每一行刷新的循環(huán)周期是64ms。這樣刷新速度就是：行數(shù)量/64ms
刷新操作分為兩種：自動(dòng)刷新（Auto Refresh，簡稱AR）與自刷新（Self Refresh，簡稱SR）。不論是何種刷新方式，都不需要外部提供行地址信息，因?yàn)檫@是一個(gè)內(nèi)部的自動(dòng)操作。對于AR， SDRAM內(nèi)部有一個(gè)行地址生成器（也稱刷新計(jì)數(shù)器）用來自動(dòng)的依次生成行地址。
    由于刷新涉及到所有L-Bank，因此在刷新過程中，所有L-Bank都停止工作，而每次刷新所占用的時(shí)間為9個(gè)時(shí)鐘周期（PC133標(biāo)準(zhǔn)），之后就可進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，也就是說在這9 個(gè)時(shí)鐘期間內(nèi)，所有工作指令只能等待而無法執(zhí)行。
    SR則主要用于休眠模式低功耗狀態(tài)下的數(shù)據(jù)保存，這方面最著名的應(yīng)用就是STR（Suspend to RAM，休眠掛起于內(nèi)存）。在發(fā)出AR命令時(shí)，將CKE置于無效狀態(tài)，就進(jìn)入了SR模式，此時(shí)不再依靠系統(tǒng)時(shí)鐘工作，而是根據(jù)內(nèi)部的時(shí)鐘進(jìn)行刷新操作。

SDRAM(寄存器設(shè)置):
本實(shí)驗(yàn)介紹如何使用SDRAM，這需要設(shè)置13個(gè)寄存器。由于我們只使用了BANK6，大部分的寄存器我們不必理會(huì)：
1．BWSCON：對應(yīng)BANK0-BANK7，每BANK使用4位。這4位分別表示：
a．STx：啟動(dòng)/禁止SDRAM的數(shù)據(jù)掩碼引腳，對于SDRAM，此位為0；對于SRAM，此位為1。
b．WSx：是否使用存儲器的WAIT信號，通常設(shè)為0
c．DWx：使用兩位來設(shè)置存儲器的位寬：00-8位，01-16位，10-32位，11-保留。
d．比較特殊的是BANK0對應(yīng)的4位，它們由硬件跳線決定，只讀。
對于本開發(fā)板，使用兩片容量為32Mbyte、位寬為16的SDRAM組成容量為64Mbyte、位寬為32的存儲器，所以其BWSCON相應(yīng)位為： 0010。對于本開發(fā)板，BWSCON可設(shè)為0x22111110：其實(shí)我們只需要將BANK6對應(yīng)的4位設(shè)為0010即可，其它的是什么值沒什么影響，這個(gè)值是參考手冊上給出的。
2．BANKCON0-BANKCON5：我們沒用到，使用默認(rèn)值0x00000700即
3． BANKCON6-BANKCON7：設(shè)為0x00018005 在8個(gè)BANK中，只有BANK6和BANK7可以使用SRAM或SDRAM，所以BANKCON6-7與BANKCON0-5有點(diǎn)不同： a．MT([16:15])：用于設(shè)置本BANK外接的是SRAM還是SDRAM：SRAM-0b00，SDRAM-0b11
b．當(dāng)MT=0b11時(shí)，還需要設(shè)置兩個(gè)參數(shù)： Trcd([3:2])：RAS to CAS delay，設(shè)為推薦值0b01 SCAN([1:0])：
SDRAM的列地址位數(shù)，對于本開發(fā)板使用的SDRAM HY57V561620CT-H，列地址位數(shù)為9，所以SCAN=0b01。如果使用其他型號的SDRAM，您需要查看它的數(shù)據(jù)手冊來決定SCAN的取值：00-8位，01-9位，10-10位
4． REFRESH(SDRAM refresh control register)：設(shè)為0x008e0000+ R_CNT 其中R_CNT用于控制SDRAM的刷新周期，占用REFRESH寄存器的[10:0]位，它的取值可如下計(jì)算(SDRAM時(shí)鐘頻率就是HCLK)：
R_CNT = 2^11 + 1 – SDRAM時(shí)鐘頻率(MHz) * SDRAM刷新周期(uS)
在未使用PLL時(shí)，SDRAM時(shí)鐘頻率等于晶振頻率12MHz；
SDRAM 的刷新周期在SDRAM的數(shù)據(jù)手冊上有標(biāo)明，在本開發(fā)板使用的SDRAM HY57V561620CT-H的數(shù)據(jù)手冊上，可看見這么一行“8192 refresh cycles / 64ms”：所以，刷新周期=64ms/8192 = 7.8125 uS。
對于本實(shí)驗(yàn)，R_CNT = 2^11 + 1 – 12 * 7.8125 = 1955, REFRESH=0x008e0000 + 1955 = 0x008e07a3
5．BANKSIZE：0x000000b2
位[7]=1：Enable burst operation
位[5]=1：SDRAM power down mode enable
位[4]=1：SCLK is active only during the access (recommended) 位[2:1]=010：BANK6、BANK7對應(yīng)的地址空間與BANK0-5不同。BANK0-5的地址空間都是固定的128M，地址范圍是 (x*128M)到(x+1)*128M-1，x表示0到5。但是BANK7的起始地址是可變的，您可以從S3C2410數(shù)據(jù)手冊第5章“Table 5-1. Bank 6/7 Addresses”中了解到BANK6、7的地址范圍與地址空間的關(guān)系。
本開發(fā)板僅使用BANK6的64M空間，我們可以令位[2:1]=010(128M/128M)或001(64M/64M)：這沒關(guān)系，多出來的空間程序會(huì)檢測出來，不會(huì)發(fā)生使用不存在的內(nèi)存的情況——后面介紹到的bootloader和linux內(nèi)核都會(huì)作內(nèi)存檢測。 位[6]、位[3]沒有使用
6．MRSRB6、MRSRB7：0x00000030
能讓我們修改的只有位[6:4](CL)，SDRAM HY57V561620CT-H不支持CL=1的情況，所以位[6:4]取值為010(CL=2)或011(CL=3)。

Nand Flash
當(dāng)OM1、OM0都是低電平——即開發(fā)板插上BOOT SEL跳線時(shí)，S3C2410從NAND Flash啟動(dòng)：NAND Flash的開始4k代碼會(huì)被自動(dòng)地復(fù)制到內(nèi)部SRAM中。我們需要使用這4k代碼來把更多的代碼從NAND Flash中讀到SDRAM中去。
NAND Flash的操作通過NFCONF、NFCMD、NFADDR、NFDATA、NFSTAT和NFECC六個(gè)寄存器來完成。在開始下面內(nèi)容前，請打開S3C2410數(shù)據(jù)手冊和NAND Flash K9F1208U0M的數(shù)據(jù)手冊。

在S3C2410數(shù)據(jù)手冊218頁，我們可以看到讀寫NAND Flash的操作次序：
1.Set NAND flash configuration by NFCONF register.
2.Write NAND flash command onto NFCMD register.
3.Write NAND flash address onto NFADDR register.
4.Read/Write data while checking NAND flash status by NFSTAT register. R/nB signal should be checked before read operation or after program operation.

1、NFCONF：設(shè)為0xf830——
使能NAND Flash控制器、初始化ECC、NAND Flash片選信號nFCE=1(inactive，真正使用時(shí)再讓它等于0)

設(shè)置TACLS、TWRPH0、TWRPH1。
需要指出的是TACLS、TWRPH0和TWRPH1，請打開S3C2410數(shù)據(jù)手冊218頁，可以看到這三個(gè)參數(shù)控制的是NAND Flash信號線CLE/ALE與寫控制信號nWE的時(shí)序關(guān)系。
我們設(shè)的值為TACLS=0，TWRPH0=3，TWRPH1=0，其含義為：TACLS=1個(gè)HCLK時(shí)鐘，TWRPH0=4個(gè)HCLK時(shí)鐘，TWRPH1=1個(gè)HCLK時(shí)鐘。

請打開K9F1208U0M數(shù)據(jù)手冊第13頁，在表“AC Timing Characteristics for Command / Address / Data Input”中可以看到： CLE setup Time = 0 ns，CLE Hold Time = 10 ns， ALE setup Time = 0 ns，ALE Hold Time = 10 ns， WE Pulse Width = 25 ns 可以計(jì)算，即使在HCLK=100MHz的情況下，TACLS+TWRPH0+TWRPH1=6/100 uS=60 ns，也是可以滿足NAND Flash K9F1208U0M的時(shí)序要求的。

2、NFCMD： 對于不同型號的Flash，操作命令一般不一樣。對于本板使用的K9F1208U0M，請打開其數(shù)據(jù)手冊第8頁“Table 1. Command Sets”
3、NFADDR：地址
4、NFDATA：數(shù)據(jù)，只用到低8位
5、NFSTAT：狀態(tài)，只用到位0，0-busy，1-ready
6、NFECC：校驗(yàn)

現(xiàn)在來看一下如何從NAND Flash中讀出數(shù)據(jù)：
1、NFCONF = 0xf830
2、在第一次操作NAND Flash前，通常復(fù)位一下：
NFCONF &= ~0x800 (使能NAND Flash)
NFCMD = 0xff (reset命令)
循環(huán)查詢NFSTAT位0，直到它等于1
3、NFCMD = 0 (讀命令)
4、這步得稍微注意一下，請打開K9F1208U0M數(shù)據(jù)手冊第7頁，那個(gè)表格列出了在地址操作的4個(gè)步驟對應(yīng)的地址線，A8沒用到：
NFADDR = addr & 0xff
NFADDR = (addr>>9) & 0xff (注意了，左移9位，不是8位)
NFADDR = (addr>>17) & 0xff (左移17位，不是16位)
NFADDR = (addr>>25) & 0xff (左移25位，不是24位)
5、循環(huán)查詢NFSTAT位0，直到它等于1
6、連續(xù)讀NFDATA寄存器512次，得到一頁數(shù)據(jù)(512字節(jié))
7、NFCONF |= 0x800 (禁止NAND Flash)

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UART
UART的寄存器有11X3個(gè)(3個(gè)UART)之多，我選最簡單的方法來進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，用到的寄存器也有8個(gè)。不過初始化就用去了5個(gè)寄存器，剩下的3個(gè)用于接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。

1、初始化：
a.把使用到的引腳GPH2、GPH3定義為TXD0、RXD0：
GPHCON |= 0xa0 GPHUP |= 0x0c (上拉)
b．ULCON0 ( UART channel 0 line control register )：設(shè)為0x03 此值含義為：8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)，正常操作模式(與之相對的是Infra-Red Mode，此模式表示0、1的方式比較特殊)。
c．UCON0 (UART channel 0 control register )：設(shè)為0x05 除了位[3:0]，其他位都使用默認(rèn)值。位[3:0]=0b0101表示：發(fā)送、接收都
使用“中斷或查詢方式”——本實(shí)驗(yàn)使用查詢查詢方式。
d．UFCON0 (UART channel 0 FIFO control register )：設(shè)為0x00 每個(gè)UART內(nèi)部都有一個(gè)16字節(jié)的發(fā)送FIFO和接收FIFO，但是本實(shí)驗(yàn)不使用FIFO，設(shè)為默認(rèn)值0
e．UMCON0 (UART channel 0 Modem control register )：設(shè)為0x00 本實(shí)驗(yàn)不使用流控，設(shè)為默認(rèn)值0
f．UBRDIV0 ( R/W Baud rate divisior register 0 )：設(shè)為12 本實(shí)驗(yàn)未使用PLL， PCLK=12MHz，設(shè)置波特率為57600，則由公式 UBRDIVn = (int)(PCLK / (bps x 16) ) –1 可以計(jì)算得UBRDIV0 = 12，請使用S3C2410數(shù)據(jù)手冊第314頁的誤差公式驗(yàn)算一下此波特率是否在可容忍的誤差范圍之內(nèi)，如果不在，則需要更換另一個(gè)波特率(本實(shí)驗(yàn)使用的 57600是符合的)。
void init_uart( )
{//初始化UART
GPHCON |= 0xa0; //GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0
GPHUP = 0x0c; //GPH2,GPH3內(nèi)部上拉
ULCON0 = 0x03; //8N1(8個(gè)數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)位，1個(gè)停止位)
UCON0 = 0x05; //查詢方式
UFCON0 = 0x00; //不使用FIFO
UMCON0 = 0x00; //不使用流控
UBRDIV0 = 12; //波特率為57600 10 }

2、發(fā)送數(shù)據(jù)：
a．UTRSTAT0 ( UART channel 0 Tx/Rx status register )：位[2]：無數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，自動(dòng)設(shè)為1。當(dāng)我們要使用串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先讀此位以判斷是否有數(shù)據(jù)正在占用發(fā)送口。位[1]：發(fā)送FIFO是否為空，本實(shí)驗(yàn)未用此位位[0]：接收緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)，若有，此位設(shè)為1。本實(shí)驗(yàn)中，需要不斷查詢此位一判斷是否有數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收。
b．UTXH0 (UART channel 0 transmit buffer register )： 把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入此寄存器。
void putc(unsigned char c)
{
while( ! (UTRSTAT0 & TXD0READY) ); //不斷查詢，直到可以發(fā)送數(shù)據(jù)
UTXH0 = c; //發(fā)送數(shù)據(jù)
}
3、接收數(shù)據(jù)：
a．UTRSTAT0：如同上述“2、發(fā)送數(shù)據(jù)”所列，我們用到位[0]
b．URXH0 (UART channel 0 receive buffer register )： 當(dāng)查詢到UTRSTAT0 位[0]=1時(shí)，讀此寄存器獲得串口接收到的數(shù)據(jù)。
unsigned char getc( )
{
while( ! (UTRSTAT0 & RXD0READY) ); //不斷查詢，直到接收到了數(shù)據(jù)
return URXH0; //返回接收到的數(shù)據(jù)
}

中斷 Interrrupt
SUBSRCPND和SRCPND寄存器表明有哪些中斷被觸發(fā)了，正在等待處理(pending)；
SUBMASK(INTSUBMSK寄存器)和MASK(INTMSK寄存器)用于屏蔽某些中斷。
1、“Request sources(without sub -register)”中的中斷源被觸發(fā)之后，SRCPND寄存器中相應(yīng)位被置1，如果此中斷沒有被INTMSK寄存器屏蔽、或者是快中斷(FIQ)的話，它將被進(jìn)一步處理
2、對于“Request sources(with sub -register)”中的中斷源被觸發(fā)之后，SUBSRCPND寄存器中的相應(yīng)位被置1，如果此中斷沒有被INTSUBMSK寄存器屏蔽的話，它在 SRCPND寄存器中的相應(yīng)位也被置1，之后的處理過程就和“Request sources(without sub -register)”一樣了
請打開S3C2410數(shù)據(jù)手冊357頁，“Figure 14-2. Priority Generating Block”顯示了各中斷源先經(jīng)過6個(gè)一級優(yōu)先級仲裁器選出各自優(yōu)先級最高的中斷，然后再經(jīng)過二級優(yōu)先級仲裁器選從中選出優(yōu)先級最高的中斷。IRQ的中斷優(yōu)先級由RIORITY寄存器設(shè)定，請參考數(shù)據(jù)手冊365頁，RIORITY寄存器中ARB_SELn(n從0到6)用于設(shè)定仲裁器n各輸入信號的中斷優(yōu)先級，例如ARB_SEL6[20:19](0最高，其后各項(xiàng)依次降低)：
00 = REQ 0-1-2-3-4-5 01 = REQ 0-2-3-4-1-5
10 = REQ 0-3-4-1-2-5 11 = REQ 0-4-1-2-3-5
RIORITY寄存器還有一項(xiàng)比較特殊的功能，如果ARB_MODEn設(shè)為1，則仲裁器n中輸入的中斷信號的優(yōu)先級別將會(huì)輪換。例如ARB_MODE6設(shè)為1，則仲裁器6的6個(gè)輸入信號的優(yōu)先級將如下輪換(見數(shù)據(jù)手冊358頁)

使用中斷的步驟：
1、當(dāng)發(fā)生中斷IRQ時(shí)，CPU進(jìn)入“中斷模式”，這時(shí)使用“中斷模式”下的堆棧；當(dāng)發(fā)生快中斷FIQ時(shí)，CPU進(jìn)入“快中斷模式”，這時(shí)使用“快中斷模式”下的堆棧。所以在使用中斷前，先設(shè)置好相應(yīng)模式下的堆棧。
2、對于“Request sources(without sub -register)”中的中斷，將INTSUBMSK寄存器中相應(yīng)位設(shè)為0
3、將INTMSK寄存器中相應(yīng)位設(shè)為0
4、確定使用此的方式：是FIQ還是IRQ。
a．如果是FIQ，則在INTMOD寄存器設(shè)置相應(yīng)位為1
b．如果是IRQ，則在RIORITY寄存器中設(shè)置優(yōu)先級

使用中斷的步驟：
5、準(zhǔn)備好中斷處理函數(shù)，
a．中斷向量： 在中斷向量設(shè)置好當(dāng)FIQ或IRQ被觸發(fā)時(shí)的跳轉(zhuǎn)函數(shù)， IRQ、FIQ的中斷向量地址分別為0x00000018、0x0000001c
b．對于IRQ，在跳轉(zhuǎn)函數(shù)中讀取INTPND寄存器或INTOFFSET寄存器的值來確定中斷源，然后調(diào)用具體的處理函數(shù)
c．對于FIQ，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)中斷可以設(shè)為FIQ，無須判斷中斷源
d．中斷處理函數(shù)進(jìn)入和返回

6、設(shè)置CPSR寄存器中的F-bit(對于FIQ)或I-bit(對于IRQ)為0，開中斷
使用中斷的步驟：
IRQ進(jìn)入和返回
sub lr, lr, #4 @計(jì)算返回地址
stmdb sp!, { r0-r12,lr } @保存使用到的寄存器…… 
ldmia sp!, { r0-r12,pc }^ @中斷返回 @^表示將spsr的值賦給cpsr

對于FIQ，進(jìn)入和返回的代碼如下：
sub lr, lr, #4 @計(jì)算返回地址
stmdb sp!, { r0-r7,lr } @保存使用到的寄存器……
ldmia sp!, { r0-r7,pc }^ @快中斷返回， @^表示將spsr的值賦給cpsr
中斷返回之前需要清中斷：往SUBSRCPND(用到的話)、SRCPND、INTPND中相應(yīng)位寫1即可。對于INTPND，最簡單的方法就是“INTPND=INTPND”

Timer幾個(gè)重要寄存器介紹
1、TCFG0和TCFG1：分別設(shè)為119和0x03
這連個(gè)寄存器用于設(shè)置“Control Logic”的時(shí)鐘，計(jì)算公式如下：
Timer input clock Frequency = PCLK / {prescaler value+1} / {divider value}
對于TIMER0，prescaler value = TCFG0[7:0]，divider value由TCFG1[3:0]確定(0b000：2，0b001：4，0b010：8，0b0011：16，0b01xx：使用外部TCLK0)。
對于本實(shí)驗(yàn)，TIMER0時(shí)鐘 = 12MHz/(119+1)/(16) = 6250Hz
2、TCNTB0：設(shè)為3125
在6250Hz的頻率下，此值對應(yīng)的時(shí)間為0.5S
3、TCON：
TIMER0對應(yīng)bit[3:0]：
bit[3]用于確定在TCNT0計(jì)數(shù)到0時(shí)，是否自動(dòng)將TCMPB0和TCNTB0寄存器的值裝入TCMP0和TCNT0寄存器中
bit[2]用于確定TOUT0是否反轉(zhuǎn)輸出(本實(shí)驗(yàn)未用)
bit[1]用于手動(dòng)更新TCMP0和TCNT0寄存器：在第一次使用定時(shí)器前，此位需要設(shè)為1，此時(shí)TCMPB0和TCNTB0寄存器的值裝入TCMP0和TCNT0寄存器中
bit[0]用于啟動(dòng)TIMER0
4、TCONO0：只讀寄存器，用于讀取當(dāng)前TCON0寄存器的值