s3c2440-存储控制器

 

1. 首先应该先了解Flash ROM的种类

   NOR FLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来。

   NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据。
  通俗的说，只给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据,在一个总线完成的。
  结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash.
2. Nand Flash的命令、地址、数据都通过I/O口发送，管脚复用，这样做做的好处是，可以明显减少NAND FLASH的管脚数目，将来如果设计者想将NAND FLASH更换为更高密度、更大容量的，也不必改动电路板。在S3C2440中NAND FLASH的控制依靠NAND FLASH控制器。不能够执行程序，本人总结其原因如下 ：
   a. NAND FLASH本身是连接到了控制器上而不是系统总线上。CPU启动后是要取指令执行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之类的，CPU 发个地址就可以取得指令并执行，NAND FLASH不行，因为NAND FLASH 是管脚复用，它有自己的一套时序，这样CPU无法取得可以执行的代码，也就不能初始化系统了。
   b. NAND FLASH是顺序存取设备，不能够被随机访问，程序就不能够分支或跳转，这样你如何去设计程序。

3.在2440中为什么可以配置成从Nand Flash中启动程序？

  如果S3C2440被配置成从Nand Flash启动, S3C2440的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,Nand Flash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,（此内部RAM被称为Steppingstone）并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行(NF地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中？？？)。

4.Samsung S3C2440支持Nor Flash和Nand Flash启动,在TQ2440上可以通过跳线设置启动方式。主要由OM[1:0]这两位来决定从何处启动。具体含义如下:

   OM[1:0]所决定的启动方式

   OM[1：0]=00时，处理器从NAND Flash启动

   OM[1：0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

   OM[1：0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。

   OM[1：0]=11时，处理器从Test Mode启动。

   arm的启动都是从0地址开始，所不同的是地址的映射不一样。在arm开电的时候，要想让arm知道以某种方式（地址映射方式）运行，不可能通过你写的某段程序控制，因为这时候你的程序还没启动，这时候arm会通过引脚的电平来判断。
    a.当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间(Bank0)，也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行。
    b.当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容考到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。

    这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）

5.启动代码应该做什么？
   由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nand flash中就会被搬运到内部RAM中执行了。

   bootloader在某种意义上来说即是一个启动代码，种类有很多（vivi uboot 等），但是功能上无非就是完成一些初始化。bootloader是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、初始化存储器系统等，其功能类似于PC机的BIOS.

  

   在实际的开发中，一般可以把bootloader烧入到Norflash，程序运行可以通过串口进行交互，进行一定的操作，比如下载，调试。这样就很可以很方便的调试你的一些代码。Norflash中的Bootloader还可以烧录内核到Norflash等等功能.

6.存储控制器的作用

      在2440中分了8个bank,每个bank的基地址由nCGSx来选择，每个bank都接外设之后，就可以通过存储控制器来进行地址上的选择了。每个bank与外设的连接方式不一样，主要看外设是每次进行多少位的数据传输，如果是8位，这样CPU的地址线A0就可以直接接外设的A0，如果是16位，那么CPU的A1就该接到外设的A0,一次类推往后移位，具体原因见错位原因。nor flash接在bank0,数据线为16位。存储控制器的特性如下：

  

   左边是nGCS0片选的nor flash启动模式下的存储分配图，右边是nand flash启动模式下的存储分配图

      S3C2440是32位CPU，可以使用的地址范围理论达到4GB，除去上面连接外设的1GB空间外，还有一部分是CPU内部寄存器的地址(S3C2410/2440的寄存器地址范围处于：0x48000000~0x5FFFFFFF各功能部件寄存器大体相同)，剩下的地址空间没有使用。

1. 大小端设置;
2. 地址空间:每个bank为128MB (27根数据线)(总共1GB：128M*8个Bank);
3. 除了bank0其余所有banks的数据位宽是可编程的(8/16/32-bit);（bank0是16/32位）
4. 总共8个memory banks,其中6个bank是接ROM,SRAM等,其余2个bank是接ROM,SRAM,SDRAM等;
5. 7个memory bank的起始地址是固定的;(发现size也是固定的：128MB)
6. 1个memory bank的起始地址和大小是可灵活可变的;
7. 所有banks的访问周期数是可编程的;
8. 支持片外等待信号以扩充总线周期;
9. SDRAM在Power down模式下支持自动刷新.

      2010.5.2补充：这里看到有8个BANK，然后他们地址怎么就可以确定呢？理解：外面一共就使用了27根地址线，还有5根地址线没有被使用（4G=32根地址线），5根地址线就有16个选择了，初步估计其中的3根又被用来选择这8个bank了，所以才有那样的地址~~至于那个可变地址，暂时还想不出什么解释，好像是叫部分译码~呵呵。。OK

7.Nand Flash控制器：
 　 自动启动: 系统复位后,boot code搬运到4KB Steppingstone,然后在其内部执行;
 　 Nand Flash存储接口: 支持256Words,512Bytes,1KWords和2KBytes Page;
　　软件模式: 用户能直接访问nand flash;
　　接口: 支持8/16-bit Nand flash存储接口;
　　支持大小端模式;
　　硬件ECC发生器;
　　Steppingstone: 4KB SRAM Buffer,在nand flash启动过后可以用作它处.

　　当系统处在复位状态时,Nand flash控制器从管脚NCON,GPG13,GPG14,GPG15得到nand flash的一些信息(如page size,bus width等,见下图)。在上电或系统复位之后,则Nand flash控制器将自动加载4KB boot loader代码,之后就是在steppingstone里执行.
　　注意:在自动启动这个过程中,ECC模块是不发挥作用的。