先提一下位寬的概念,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,最小的數據單元”──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、字或雙字讀出來、修改,再回寫。AM29L800BB這種nor flash位寬是16位。K4S561632C這種SDRAM位寬是32位。
對于CPU來說,一個地址對應的是一個字節(8位),也就是說CPU的地址線(A0~A20)對應的最小數據單元是字節。
這里需要注意的是,不要把“外設的位寬”和“CPU的位數”這兩個概念混淆了。外設的位寬是讀寫外設的最小數據單元,CPU位數是CPU可以一次處理的字節數,32位CPU可以一次處理4字節數據。
好了,相信你也已經發現問題了吧。既然CPU最小數據單元是8位,flash位寬是16位,那在我們寫程序時會特意進行16位操作嗎?顯然不會,我們寫代碼時,可不管外設到底是多少位。這是如何實現的呢?原因在于存儲控制器(Memory Controller)這個中間層。
存儲控制器根據NOR FLASH的位寬,每次總是讀/寫16位數據。
以讀操作為例:
CPU進行8位操作時,它選擇其中的8位返回給CPU;
CPU進行16位操作時,它直接把這16位數據返回給CPU;
CPU進行32位操作時,它發起2次讀/寫,把結果組合成32位返回給CPU。
現在的連線是:CPU的(ADDR1-ADDR20)接到 16位的NOR FLASH (A0-A19),即CPU的ADDR0不接──這說明:不管ADDR0是0還是1,NOR FLASH接收到的地址是一樣的。
CPU發出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1時,NOR FLASH看到的都是0bxxxxxxxxx,返回給存儲控制器的都是同一個16位數據。再由Memory Controller選擇其中的低8位或高8位給CPU。
存儲控制器會做以下事情:
軟件要讀取地址0上的8位數據時,硬件是這樣進行的:
① Memory Controller發出0b000000000000000000000的地址信號,NOR FLASH的A0-A19線上的信號是:0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線D0~D15上提供一個16位的“最小數據單元”的數據;
③ 存儲控制器讀入16位數據;
④ 存儲控制器把16位數據的低8位返回給CPU,就得到了一個8位數據。
軟件要讀取地址1上的8位數據時,硬件是這樣進行的:
① 存儲控制器發出0b000000000000000000001的地址信號,NOR FLASH的A0-A19線上的信號是:
0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線D0~D15上提供一個16位的數據,這是NOR FLASH中的第1個“最小數據單元”
③ 存儲控制器讀入這個16位數據
④ 存儲控制器把這個16位數據的高8位(注意,前面的低8位)返回給CPU,這就是一個8位數據。
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位的數據,存儲控制器對數據進行選擇或組合,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位的數據,“Memory Controller”對數據進行選擇或組合,再提供給CPU。
經過以上分析,我們應該知道了,為什么地址線要偏移幾位了。同樣的SDRAM因為是32位寬的,所以偏移2位。那為什么SDRAM要連ADDR2~ADDR14和ADDR24、ADDR25呢?同樣,我們先看下SDRAM的基本知識。
SDRAM的連接方式與上面FLASH的類似,但是要比其復雜些。因為SDRAM內部是一個存儲陣列,如同表格一樣將數據填進去,因此得先指定一個行,再指定一個列,才可以找到所需的單元格。這個表格被稱為邏輯Bank(L-Bank),一般有4個Bank。可以想象,對SDRAM的訪問分為以下4個步驟:
① CPU發出片選信號nSCS0有效,選中SDRAM芯片;
② 選擇L-Bank,最開始說的ADDR24和ADDR25即此作用;
③ 進行統一行/列尋址;
根據SDRAM芯片的列地址線數目設置CPU相關存儲器后,CPU就會從32位的地址中自動分出L-Bank選擇信號、行地址信號、列地址信號,然后先發出行地址信號、列地址信號。L-Bank選擇信號在發出行地址信號的同時發出,并維持到列地址信號結束。在本例中,行地址、列地址公用ADDR2~ADDR14。K4S561632行地址13,列地址9,所以nSRAS信號有效時,ADDR2~ADDR14發出行地址,對應32位地址空間的bit[23:11];nSCAS有效時,ADDR2~ADDR10發出列地址,對應32位地址空間的bit[10:2]。而bank選擇位對應bit[25:24]。這樣就構成了64M地址空間,及30000000到33ffffff。
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