嵌入式Linux入门-手把手教你初始化SDRAM(附代码)

SDRAM作为内存在嵌入式中必不可少，懂了SDRAM原理，初始化就非常简单，今天手把手教你SDRAM初始化。

我用的SOC：S3C2440，SDRAM：两片EM63A165组合

在开始本文的内容前，如果不了解SDRAM的话，先阅读这篇文章：详解内存SDRAM原理(P-Bank、L-Bank、刷新、预充电等)

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1.  先捋一捋重要的部分

1.1 SDRAM读\写操作

根据SDRAM原理，我们可以总结出：

SDRAM读操作

1. 先发出芯片有效命令（ACTIVE），并锁定相应的L-BANK地址（BA0、BA1给出）和行地址（A0～A12给出）。

2. 芯片激活命令后必须等待大于tRCD(SDRAM的RAS到CAS的延迟指标)时间后，发出读命令。

3. CL（CAS延迟值）个时钟周期后，读出数据依次出现在数据总线上。

4. 在读操作的最后，要向SDRAM发出预充电（PRECHARGE）命令，以关闭已经激活的L-BANK。等待tRP时间（PRECHAREG命令后，相隔tRP时间，才可再次访问该行）后，可以开始下一次的读、写操作。

SDRAM写操作

1.先发出芯片有效命令（ACTIVE），并锁定相应的L-BANK地址（BA0、BA1给出）和行地址（A0～A12给出）。

2. 芯片有效命令发出后必须等待大于tRCD的时间后，发出写命令数据，待写入数据依次送到DQ（数据线）上。

3. 在最后一个数据写入后，延迟tWR（写入/校正时间）时间。发出预充电命令，关闭已经激活的页。等待tRP时间后，可以展开下一次操作。

读写操作都是由S3C2440的内存控制器完成的，但是其中的部分数据需要我们根据使用的SDRAM来设置。

从上面的读写总结来看，我们需要至少需要设置一下内容：

1. tRCD(SDRAM的RAS到CAS的延迟)

2. Trp：行地址选用预充电时间

3.CL（CAS延迟值）

4.tRP（预充电到RAS的延迟）

当然，肯定还有别的要设置，但以上是重点。

1.2 S3C2440存储地址空间

1.2.1 地址空间布局(Memory MAP)

• S3C2440作为32位的CPU，可以使用的地址范围理论上达到4GB。除去用于连接外设的1GB地址空间外，还有一部分是CPU内部寄存器的地址，剩下的地址空间没有使用。
• BANK0-BANK7 0x00000000-0x40000000
• S3C2440的内部外设寄存器地址范围都处于0x48000000-0x5FFFFFFF  (GPIO-0x56000000)
• SDRAM启始地址为：0x30000000（我的板子SDRAM在nGCS6）
• 

1.2.2  SDRAM硬件接线图分析

• SDRAM时钟有效信号SCKE；SDRAM时钟信号SCLK0/SCLK1
• 数据掩码信号DQM0/DQM1/DQM2/DQM3(每个DQM控制8bit,防止写字节数据覆盖前面位-32bit操作的)
• SDRAM片选信号nSCS0（它与nGCS6是同一引脚的两个功能）
• SDRAM行地址选通脉冲信号nSRAS 
• SDRAM列地址选通脉冲信号nSCAS
• 写允许信号nWE（它不是专用于SDRAM的）
• EM63A165容量：4Banks x 4M x 16Bit   =  32Mbyte
• SDRAM行地址线13根，列地址线9根（Row Address : RA0 ~ RA12, Column Address : CA0 ~ CA8）,它们是复用的。

2. 读手册，设置寄存器

2.1 BWSCON寄存器（BUS WIDTH & WAIT CONTROL REGISTER）

STx：一次传输数据为32位，假如需要的数据小于32位，则需要掩码屏蔽功能，0时对写屏蔽，1时读写均屏蔽，而SDRAM读时，有内部屏蔽功能，所以只需要写屏蔽，设置为0

WSx：是否使用存储器的WAIT信号，通常设为0，（可以通过外部的“wait”信号延长总线的访问周期，也就是内存芯片向CPU发的，这里没有用到）

DWx：设置焊接存储器芯片的位宽，我的开发板使用两片容量为32M，位宽为16的SDRAM组成64M，32位存储器，因此DW7，DW6位设置为0b10，其它BANK不用设置采用默认值即可。

BANK0对应的是系统引导BANK，这4位比较特殊，它的设置是由硬件跳线决定的，因此不用设置

BWSCON设置结果：0x22000000

2.2 BANKCON6~BANKCON7 (BANK CONTROL REGISTER)

MT：设置BANK6的存储器类型，内存为SDRAM，设置为0b11，对应的应该设置Trcd和SCAN位，其它位和SDRAM无关

Trcd：RAS to CAS Delay行地址选通到列地址选通延迟，由内存芯片手册可知其Trcd为最少20ns，如果内存工作在100MHz，则该值至少要为2个时钟周期，因此设置为0b00

SCAN：SDRAM Column Address Number SDRAM的列地址数，我的内存芯片列地址数为9，设置为0b01

BANKCON6设置结果为：0x18001

2.3 REFRESH (REFRESH CONTROL REGISTER)

SDRAM的刷新有效，刷新频率设置寄存器（刷新）

REFEN：开启/关闭刷新功能，设置为1，开启刷新

TREFMD：SDRAM刷新模式，0=CBR/AutoRefresh,  1=Self Refresh，设置为0，自动刷新

Trp：行地址选通预充电时间，查内存芯片手册，发现最小值为18ns，HCLK=100M,周期10ns，因此设置为00就行。

Tsrc：单行刷新时间，查内存芯片手册，Trc最小为60ns/63ns，Trc=Tsrc+Trp，Tsrc设置为0b01即可。

Refresh Counter：内存存储单元刷新数，它通过下面公式计算出：

Refresh Counter = 2^11 + 1 – SDRAM时钟频率（MHz）* SDRAM刷新周期（uS）

SDRAM的刷新周期，也就是内存存储单元间隔需要多久进行一次刷新，前面内存工作原理分析可知电容数据保存上限为64ms，笔者使用内存芯片每个L-Bank共有8192行，因此每次刷新最大间隔为：64ms/8192 = 7.8125uS，如果内存工作在外部晶振频率12MHz下，Refresh Counter = 1955，如果内存工作在100MHz下，那么Refresh Counter = 1269（取大整数）

REFRESH寄存器设置为：

0x840000 + 1269 = 0x008404f5（HCLK = 100MHz）

2.4 BANKSIZE寄存器（BANKSIZE REGISTER）

设置内存的突发传输模式，省电模式和内存容量。

BURST_EN：是否开启突发模式， 0 = ARM内核禁止突发传输 1 = 开启突发传输，设置为1，开启突发传输

SCKE_EN：是否使用SCKE信号作为省电模式控制信号， 0 = 不使用SCKE信号作为省电模式控制信号 1 = 使用SCKE信号作为省电模式控制信号，通常设置为1

SCLK_EN： 设置向存储器输入工作频率，0 = 一直输入SCLK频率，即使没有内存操作也会输入， 1 = 仅当进行内存数据操作时才输入SCLK频率，通常设置为1

BK76MAP：设置Bank6/7的内存容量，笔者使用开发板内存为两片32M内存芯片并联成64M，它们全部都外接到Bank6上，因此选择0b001

BANKSIZE寄存器设置为：0xb1

2.5 SDRAM模式设置寄存器MRSRx (SDRAM MODE REGISTER SET REGISTER)

该寄存器用于设置CAS潜伏周期，可以手动设置的位只有CL[6:4]位，内存芯片手册说可以设置为2或3，CL=2，即0b010

MRSRB6设置为：0x00000020

3. 写代码和验证

makefile和启动代码就不给了，还不会的朋友，可以看看我之前的文章

嵌入式Linux入门-读数据手册，设置时钟，让代码跑得更快

#include <stdio.h>
#define BWSCON (*(volatile unsigned int *)0x48000000)
#define BANKCON6 (*(volatile unsigned int *)0x4800001C)
#define REFRESH (*(volatile unsigned int *)0x48000024)
#define BANKSIZE (*(volatile unsigned int *)0x48000028)
#define MRSRB6 (*(volatile unsigned int *)0x4800002C)
 
#define GPFCON (*(volatile unsigned int *)0x56000050)
#define GPFDAT (*(volatile unsigned int *)0x56000054)
int sdram_test(void)
{
	volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)0x30000000;
	int i;
 
	// write sdram
	for (i = 0; i < 1000; i++)
		p[i] = 0x55;
 
	// read sdram
	for (i = 0; i < 1000; i++)
		if (p[i] != 0x55)
			return -1;
 
	return 0;
}
int SDRAM_init(void)
{
	BWSCON = 0x22000000;
	BANKCON6 = 0x18001;
	REFRESH = 0x008404f5;
	BANKSIZE = 0xb1;
	MRSRB6 = 0x00000020;
 
}
int main(void)
{	
	SDRAM_init();
	
	if(sdram_test()==0)
	{
	    GPFCON = 0x00000100;
	    GPFDAT = 0;
	}
 
	return 0;
}

代码功能：初始化SDRAM，进行SDRAM测试，就是向SDRAM地址写入数据，再读出，测试成功LED灯就亮。

烧到板子上，发现灯亮了，再把初始化SDRAM_init();这一句给注释了，再烧到板子上，发现led灯不亮，

SDRAM实验成功。