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關于利用SPD實現嵌入式系統中內存的自動識別和配置的論文
摘要:介紹了內存的SPD規范及其硬件接口類型和數據組織結構,實現了在嵌入式系統中對不同內存的識別與配置,提高了系統的穩定性,方便更換和檢測。具體實例詳細描述了嵌入式系統中內存的自動配置過程。
關鍵詞:SPD I2C 嵌入式系統 MPC824X
在嵌入式系統設計中經常用大容量的SDRAM,存放RTOS和數據。這時用戶可以有兩種選擇:一種是選用合適的內存芯片自己布線,把整個SDRAM做到嵌入式系統的PCB板上,這種方法在小系統中經常采用;另一種就是選用現成的內存條(如筆記本電腦上常用的DIMM內存),現成的內存條不僅容量大,而且由于用量大,價格也相對便宜。另外現成的內存條還節省了PCB布線空間,縮小嵌入式系統的內存體積,提高系統的穩定性,方便更換和檢測。筆記本內存的型號和種類很多,采購時也可能來自多個廠家。為了使各種內存條在嵌入式系統都能正常使用,就需要系統的BOOT程序能進行自動識別和配置,按照SPD(SDRAM Serial Presence Detect Specification)規范正確讀取內存參數,另外根據內存參數配置SDRAM控制器。圖1 數據傳輸時序 1 SPD規范及數據格式
內存的SPD規范是SDRAM控制器參數配置的主要依據,在SPD規范中定義了單面或雙面DRAM的詳細參數,如內存的大小、數據位、行列地址的寬度、邏輯Bank數和物理Bank等。這些數據存放在EEPROM芯片中,詳細描述了內存條的各種參數。
存放內存參數的是一個兩線制的串行EEPROM芯片,接口類型符合I2C協議。I2C協議是Philips公司制定的兩線制的串行數據傳輸標準,數據的讀寫通過一根時鐘線和一根數據線實現。數據傳輸有其嚴格的格式,一個數據幀由起始位、器件地址、應答位、數據地址、傳輸數據和結束位構成,可以允許多個器件分主從模式進行傳輸。其數據傳輸時序如圖1所示。主控制器讀寫數據的格式如圖2所示。
圖2 主控制讀寫數據的格式
內存的SPD一般要求EEPROM帶有2Kbit的存儲空間,用于存放內存的配置參數,而硬件電路接口是I2C接口。要讀取內存參數,主控制器必須能按照I2C協議進行通信,進行數據的讀操作。另外還需知道EEPROM的數據存放格式及其含義。SPD規范中對存放的數據進行了詳細的說明和定義。以PC133-333為例詳細說明挑選配置時用到的參數,如表1所示。用戶只需把相應地址中的值讀出來,對照規范中的說明即可知道內存的詳細參數。
表1 PC133-333配置時用到的參數
字節地址定 義PC133參數值備 注0廠商使用的字節數80h使用了128字節1EEPROM存儲容量08h256字節2內存類型04hSDRAM3行地址位數0ch12位行地址4列地址位數09h9位列地址5排數02h兩排6數據寬度(低字節)40h64位寬度7數據寬度(高字節)00h 8信號電平01hLVTTL9SDRAM最高時鐘頻率75hTclk=7.5ns10SDRAM訪問時間54hTac=5.4nc11配置類型00h不支持校驗糾錯12刷行率/類型80h15.6μs/自刷新13最小SDRAM顆粒數據寬度08h8位16支持地猝發傳輸長度8Fh1,2,4,817邏輯bank數04h4banks18CAS延遲06hCL=2,323
SDRAM時鐘(2的最大指數倍)A0hTclk=10ns24SDRAM訪問時間(2的最大指數倍)60hTac=6ns34輸入數據建立時間15h1.5ns35輸入數據保持時間08h0.8ns62SPD版本號12hRev.1.2其它不詳述(見SPD規范手冊)
2 卡的自動識別和配置過程
下面以Motorola公司的MPC824XCPU為例介紹內存的識別和配置過程。MPC824X是一款功能強大的嵌入式處理器,它由603E核107橋構成。107橋有很豐富的控制接口模塊,如SDRAM控制器、EPIC、UART、I2C控制器等,很方便與外圍電路接口。嵌入式系統板中數據量很大,至少要用到256MB內存。為了方便各種廠家的內存型號進行混插使用,需要編寫內存自動識別和配置程序,把需要配置的數據從EEPROM讀出,然后根據SPD協議轉換成內存的配置參數。這個配置過程必須在系統上電后立即運行,為后面的RTOS運行做準備。內存初始化參數包括行列地址寬度、邏輯Bank數、物理Bank的大小。因為MPC824X內有I2C控制器,所以可以直接與SPD連接,通過軟件的初始化,配置好I2C控制器,程序流程如圖3。(收集整理)
相關代碼及注釋:
/*配置分頻系數、模塊使能*/
mpc107_i2c_start();
/*設置控制器為發送模式*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN
| MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_MTX );
/*送器件地址,置寫標志*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa0);
/*等待傳輸結束*/
i2c_wait();
/*送數據地址*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0x0);
/*等待傳輸結束*/
i2c_wait();
/*再次發送start位*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR, MPC107_CCR_MEN
|MPC107_CCR_MSTA|MPC107_CCR_MTX|MPC107_CCR_RSTA);
/*送器件地址,置讀標志*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa1);
/*等待傳輸結束*/
i2c_wait();
/*發送應答位*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN
|MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_TXAK);
/*做一次假讀操作*/
sysEUMBBARRead(MPC107_I2CDR);
/*發送應答*/
sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN |
MPC107_CCR_TXAK);
/*讀數據*/
data = sysEUMBBARRead(MPC107_I2CDR);
/*配置MCCR寄存器*/
sys107RegWrite(MCCR_ADD,T_DATA);
其它寄存器按此順序配置。
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