S3C2440 SDRAM内存驱动
SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）也就是通常所說的內(nèi)存。內(nèi)存的工作原理、控制時(shí)序、及相關(guān)控制器的配置方法一直是嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)、開發(fā)過程中的一個(gè)難點(diǎn)。我們從其硬件的角度來分析其原理，然后再引出SDRAM的驅(qū)動(dòng)編寫過程。
內(nèi)存是代碼的執(zhí)行空間，以PC機(jī)為例，程序是以文件的形式保存在硬盤里面的，程序在運(yùn)行之前先由操作系統(tǒng)裝載入內(nèi)存中，由于內(nèi)存是RAM（隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器），可以通過地址去定位一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，CPU在執(zhí)行程序時(shí)將PC的值設(shè)置為程序在內(nèi)存中的開始地址， CPU會(huì)依次的從內(nèi)存里取址，譯碼，執(zhí)行，在內(nèi)存沒有被初始化之前，內(nèi)存好比是未建好的房子，是不能讀取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，因此我們要想讓MTOS運(yùn)行在內(nèi)存里必須進(jìn)行內(nèi)存的初始化。
通用存儲(chǔ)設(shè)備：
在介紹內(nèi)存工作原理之前有必要了解下存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)方式：ROM，RAM
l?ROM(Read-Only Memory)：只讀存儲(chǔ)器，是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。其特性是一旦儲(chǔ)存資料就無法再將之改變或刪除。通常用在不需經(jīng)常變更資料的電子或電腦系統(tǒng)中，資料并且不會(huì)因?yàn)殡娫搓P(guān)閉而消失。如：PC里面的BIOS。
l?RAM(Random Access Memory)：隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲(chǔ)單元的位置無關(guān)的存儲(chǔ)器。可以理解為，當(dāng)你給定一個(gè)隨機(jī)有效的訪問地址，RAM會(huì)返回其存儲(chǔ)內(nèi)容(隨機(jī)尋址)，它訪問速度與地址的無關(guān)。這種存儲(chǔ)器在斷電時(shí)將丟失其存儲(chǔ)內(nèi)容，故主要用于存儲(chǔ)短時(shí)間內(nèi)隨機(jī)訪問使用的程序。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里內(nèi)存地址是一個(gè)四字節(jié)對(duì)齊的地址（32位機(jī)），CPU的取指，執(zhí)行，存儲(chǔ)都是通過地址進(jìn)行的，因此它可以用來做內(nèi)存。
RAM按照硬件設(shè)計(jì)的不同，隨機(jī)存儲(chǔ)器又分為DRAM（Dynamic RAM)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和SRAM（Static RAM)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。
l?DRAM：它的基本原件是小電容，電容可以在兩個(gè)極板上短時(shí)間內(nèi)保留電荷，可以通過兩極之間有無電壓差代表計(jì)算機(jī)里的0和1，由于電容的物理特性，要定期的為其充電，否則數(shù)據(jù)會(huì)丟失。對(duì)電容的充電過程叫做刷新，但是制作工藝較簡(jiǎn)單，體積小，便于集成化，經(jīng)常做為計(jì)算機(jī)里內(nèi)存制作原件。比如：PC的內(nèi)存，SDRAM, DDR, DDR2, DDR3等，缺點(diǎn)：由于要定期刷新存儲(chǔ)介質(zhì)，存取速度較慢。
l?SRAM：它是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此其存取速度快，但是體積較大，功耗大，成本高，常用作存儲(chǔ)容量不高，但存取速度快的場(chǎng)合，比如CPU的L1 cache，L2cache(一級(jí)，二級(jí)緩存) ，寄存器。
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為了滿足開發(fā)的需要MINI2440在出廠時(shí)搭載了三種存儲(chǔ)介質(zhì)：
（1）NOR FLASH（2M）：ROM存儲(chǔ)器，通常用來保存BootLoader，引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)
（2）NAND FLASH（256M，型號(hào)不一樣，Nandflash大小不一樣）：保存操作系統(tǒng)映像文件和文件系統(tǒng)
（3）SDRAM（64M）：內(nèi)存，執(zhí)行程序
l?NORFLASH：它的特點(diǎn)是支持XIP芯片內(nèi)執(zhí)行（eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中，也就是說可以隨機(jī)尋址。NOR FLASH的成本較高。
l?NAND FLASH：它能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。其成本較低，不支持XIP。可做嵌入式里的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。如：手機(jī)存儲(chǔ)卡，SD卡等。
1.1.1??S3C2440存儲(chǔ)器地址段（Bank）
S3C2440對(duì)外引出了27根地址線ADDR0~ADDR26，它最多能夠?qū)ぶ?28MB，而S3C2440的尋址空間可以達(dá)到1GB，這是由于S3C2440將1GB的地址空間分成了8個(gè)BANKS（Bank0~Bank7），其中每一個(gè)BANK對(duì)應(yīng)一根片選信號(hào)線nGCS0~nGCS7，當(dāng)訪問BANKx的時(shí)候，nGCSx管腳電平拉低，用來選中外接設(shè)備， S3C2440通過8根選信號(hào)線和27根地址線，就可以訪問1GB。如圖2-48所示。
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圖2-48 S3C2440存儲(chǔ)器BANK
如圖所示，左側(cè)圖對(duì)應(yīng)不使用Nandflash啟動(dòng)時(shí)(通過跳線設(shè)置)，存儲(chǔ)器Bank分布圖，通常在這種啟動(dòng)方式里選擇Norflash啟動(dòng)，將Norflash焊接在Bank0，系統(tǒng)上電后，CPU從Bank0的開始地址0x00000000開始取指運(yùn)行。
上圖右側(cè)是選擇從Nandflash引導(dǎo)啟動(dòng)(通過跳線設(shè)置)，系統(tǒng)上電后，CPU會(huì)自動(dòng)將Nandflash里前4K的數(shù)據(jù)復(fù)制到S3C2440內(nèi)部一個(gè)4K大小 SRAM類型存儲(chǔ)器里（叫做Steppingstone），然后從Steppingstone取指啟動(dòng)。
其中Bank0~Bank5可以焊接ROM或SRAM類型存儲(chǔ)器，Bank6~Bank7可以焊接ROM，SRAM，SDRAM類型存儲(chǔ)器，也就是說，S3C2440的SDRAM內(nèi)存應(yīng)該焊接在Bank6~Bank7上，最大支持內(nèi)存256M，Bank0~Bank5通常焊接一些用于引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)小容量ROM，具體焊接什么樣存儲(chǔ)器，多大容量，根據(jù)每個(gè)開發(fā)板生產(chǎn)商不同而不同，比如MINI2440開發(fā)板將2M的Norflash焊接在了Bank0上，用于存放系統(tǒng)引導(dǎo)程序Bootloader，將兩片32M，16Bit位寬SDRAM內(nèi)存焊接在Bank6和Bank7上，并聯(lián)形成64M，32位內(nèi)存。
由于S3C2440是32位芯片，理論上講可以達(dá)到4GB的尋址范圍，除去上述8個(gè)BANK用于連接外部設(shè)備，還有一部分的地址空間是用于設(shè)備特殊功能寄存器，其余地址沒有被使用。
表2-14 S3C2440設(shè)備寄存器地址空間
| 外接設(shè)備 | 起始地址 | 結(jié)束地址 |
| 存儲(chǔ)控制器 | 0x48000000 | 0x48000030 |
| USB Host控制器 | 0x49000000 | 0x49000058 |
| 中斷控制器 | 0x4A000000 | 0x4A00001C |
| DMA | 0x4B000000 | 0x4B0000E0 |
| 時(shí)鐘和電源管理 | 0x4C000000 | 0x4C000014 |
| LCD控制器 | 0x4D000000 | 0x4D000060 |
| NAND FLASH控制器 | 0x4E000000 | 0x4E000014 |
| 攝像頭接口 | 0x4F000000 | 0x4F0000A0 |
| UART | 0x50000000 | 0x50008028 |
| 脈寬調(diào)制計(jì)時(shí)器 | 0x51000000 | 0x51000040 |
| USB設(shè)備 | 0x52000140 | 0x5200026F |
| WATCHDOG計(jì)時(shí)器 | 0x53000000 | 0x53000008 |
| IIC控制器 | 0x54000000 | 0x5400000C |
| IIS控制器 | 0x55000000 | 0x55000012 |
| I/O端口 | 0x56000000 | 0x560000B0 |
| 實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC | 0x57000040 | 0x5700008B |
| A/D轉(zhuǎn)換器 | 0x58000000 | 0x58000010 |
| SPI | 0x59000000 | 0x59000034 |
| SD接口 | 0x5A000000 | 0x5A000040 |
| AC97音頻編碼接口 | 0x5B000000 | 0x5B00001C |
1.1.2??SDRAM內(nèi)存工作原理
SDRAM的內(nèi)部是一個(gè)存儲(chǔ)陣列。陣列就如同表格一樣，將數(shù)據(jù)“填”進(jìn)去。在數(shù)據(jù)讀寫時(shí)和表格的檢索原理一樣，先指定一個(gè)行（Row），再指定一個(gè)列（Column），我們就可以準(zhǔn)確地找到所需要的單元格，這就是內(nèi)存芯片尋址的基本原理，如圖2-49所示。
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圖2-49內(nèi)存行，列地址尋址示意圖
這個(gè)單元格（存儲(chǔ)陣列）就叫邏輯 Bank（Logical Bank，下文簡(jiǎn)稱 L-Bank）。由于技術(shù)、成本等原因，不可能只做一個(gè)全容量的 L-Bank，而且最重要的是，由于 SDRAM的工作原理限制，單一的 L-Ban k將會(huì)造成非常嚴(yán)重的尋址沖突，大幅降低內(nèi)存效率。所以人們?cè)?SDRAM內(nèi)部分割成多個(gè) L-Bank，目前基本都是 4個(gè)（這也是SDRAM規(guī)范中的最高L-Bank數(shù)量），由此可見，在進(jìn)行尋址時(shí)就要先確定是哪個(gè) L-Bank，然后在這個(gè)選定的 L-Bank中選擇相應(yīng)的行與列進(jìn)行尋址。因此對(duì)內(nèi)存的訪問，一次只能是一個(gè) L-Bank工作。如圖2-50：
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圖2-50內(nèi)存存儲(chǔ)單元
當(dāng)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行操作時(shí)（見下圖），先要確定操作L-Bank，因此要對(duì)L-Bank進(jìn)行選擇。在內(nèi)存芯片的外部管腳上多出了兩個(gè)管腳BA0, BA1，用來片選4個(gè)L-Bank。如前所述， 32位的地址長(zhǎng)度由于其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分成了行地址和列地址。通過下面的內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖可知，內(nèi)存外接管腳地址線只有13根地址線A0~A12，它最多只能尋址8M內(nèi)存空間，到底使用什么機(jī)制來實(shí)現(xiàn)對(duì)64M內(nèi)存空間進(jìn)行尋址的呢？SDRAM的行地址線和列地址線是分時(shí)復(fù)用的，即地址要分兩次送出，先送出行地址（nSRAS行有效操作），再送出列地址（nSCAS列有效操作）。這樣，可以大幅度減少地址線的數(shù)目，提高器件的性能和制作工藝復(fù)雜度。但尋址過程也會(huì)因此而變得復(fù)雜。實(shí)際上，現(xiàn)在的SDRAM一般都以L-Bank為基本尋址對(duì)象的。由L-Bank地址線BAn控制L-Bank間的選擇，行地址線和列地址線貫穿連接所有的L-Bank，每個(gè)L-Bank的數(shù)據(jù)的寬度和整個(gè)存儲(chǔ)器的寬度相同，這樣，可以加快數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)速度。同時(shí)，BAn還可以使未被選中的L-Bank工作于低功耗的模式下，從而降低器件的功耗。
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圖2-51 HY57561620內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
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開發(fā)板內(nèi)存控制器管腳接線（以MINI2440開發(fā)板為例）：
（1）確定BA0、BA1的接線
表2-15 BA0、BA1接線
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Bank Size:外接內(nèi)存容量大小（HY57561620是4Mbit*16bit*4Bank*2Chips/8=64MB）
Bus Width:總線寬度 （兩片16位HY57561620，并聯(lián)成32位）
Base Component：單個(gè)芯片容量(bit)（256Mb）
Memory Configration：內(nèi)存配置 (（4M*16*4banks）*2Chips )
由硬件手冊(cè)Bank Address管腳連接配置表可知，使用A[25:24]兩根地址線作為Bank片選信號(hào)，正好兩根接線可以片選每個(gè)存儲(chǔ)單元的4個(gè)BANKS。
（2）確定其它接線
SDRAM內(nèi)存是焊接在BANK6~BANK7上的，其焊接管腳，如圖2-52：
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圖2-52 S3C2440 16位寬內(nèi)存芯片
上圖是S3C2440提供的兩片16位芯片并聯(lián)連接示意圖，An是CPU地址總線，其中A2~A14為內(nèi)存芯片尋址總線，之所以地址尋址總線從A2開始是因?yàn)閮?nèi)存地址都是按字節(jié)對(duì)齊的，，A24，A25為L(zhǎng)-Bank片選信號(hào)，Dn為CPU數(shù)據(jù)總線，其它為對(duì)應(yīng)控制信號(hào)線。
表2-16內(nèi)存芯片各管腳說明
| 外接管腳名 | 內(nèi)接管腳名 | 全稱 | 描述 |
| A2~A14 | A0~A12 | Address | 地址線 |
| D0 ~D31 | DQ0~DQ31 | Data Input/Output | 數(shù)據(jù)線 |
| A24,A25 | BA0,BA1 | Bank Address | L-BANK片選信號(hào) |
| DQM0~DQM3 | LDQM, UDQM | Data Input/Output Mask | 高，低字節(jié)數(shù)據(jù)掩碼信號(hào) |
| SCKE | SCKE | Clock Enable | 輸入時(shí)鐘有效信號(hào) |
| SCLK | SCLK | Clock | 輸入時(shí)鐘 |
| nSCS0 | nSCS | General Chip Select | 片選信號(hào)（它與nGCS6是同一管腳的兩個(gè)功能） |
| nSRAS | nSRAS | Row Address Strobe | 行地址選通信號(hào) |
| nSCAS | nSCAS | Column Address Strobe | 列地址選通信號(hào) |
| nWE | newnWE | Write Enable | 寫入有效信號(hào) |
我們通過S3C2440 16位寬內(nèi)存芯片接線圖可以看出，兩片內(nèi)存芯片只有兩個(gè)地方不一樣，LDQM, UDQM和數(shù)據(jù)總線DQn接線方式不一樣。
由于存儲(chǔ)芯片位寬為16位，一次可以進(jìn)行兩個(gè)字節(jié)的讀取。但是，通常操作系統(tǒng)里最小尋址單位是1字節(jié)，因此內(nèi)存控制器必須要保證可以訪問內(nèi)存里每一個(gè)字節(jié)。UDQM，LDQM分別代表16位數(shù)據(jù)的高，低字節(jié)讀取信號(hào)，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，LDQM /UDQM分別用來控制16位數(shù)據(jù)中高低字節(jié)能否被讀取，當(dāng)LDQM /UDQM為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的高/低字節(jié)就可以被讀取，如果LDQM /UDQM為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的高/低字節(jié)就不能被讀取。當(dāng)向內(nèi)存里寫入數(shù)據(jù)時(shí)，LDQM /UDQM控制數(shù)據(jù)能否被寫入，當(dāng)LDQM /UDQM為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的高/低字節(jié)就可以被寫入，如果LDQM /UDQM為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的高/低字節(jié)就不能被寫入。通過對(duì)LDQM /UDQM信號(hào)的控制可以控制對(duì)兩個(gè)存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，由于兩個(gè)存儲(chǔ)單元的地址線是通用的，他們都能接收到CPU發(fā)出的地址信號(hào)，但是，發(fā)給兩個(gè)存儲(chǔ)單元的LDQM /UDQM信號(hào)是不同的，以此來區(qū)分一個(gè)字的高低字節(jié)。
S3C2440A為32位CPU，也就是說其數(shù)據(jù)總線和地址總線寬度都是32位（可以理解為32根線一端連接CPU內(nèi)部，另外一端連接向內(nèi)存控制器），那么內(nèi)存數(shù)據(jù)的輸入/輸出端也要保證是32位總線，MINI2440上采用兩片16位寬總線內(nèi)存芯片并聯(lián)構(gòu)成32位總線。其中一個(gè)芯片連接到CPU數(shù)據(jù)總線的低16位，另外一個(gè)芯片連接到數(shù)據(jù)總線上的高16位，并聯(lián)成32位總線，因此兩個(gè)芯片的輸入/輸出總線連接到CPU總線上的不同管腳上。
1.1.3??SDRAM的讀操作
SDRAM進(jìn)行讀操作時(shí)，先向地址線上送上要讀取數(shù)據(jù)的地址，通過前面的知識(shí)了解到，地址被分成3部分，行地址，列地址，L-Bank片選信號(hào)。片選（L-Bank的定址）操作和行有效操作可以同時(shí)進(jìn)行。
在CS、L-Bank定址的同時(shí)，RAS（nSRAS行地址選通信號(hào)）也處于有效狀態(tài)。此時(shí) An地址線則發(fā)送具體的行地址。A0~A12，共有13根地址線（可表示8192行），A0~A12的不同數(shù)值就確定了具體的行地址。由于行有效的同時(shí)也是相應(yīng) L-Bank有效，所以行有效也可稱為L(zhǎng)-Bank有效。
行地址確定之后，就要對(duì)列地址進(jìn)行尋址了。但是，地址線仍然是行地址所用的 A0~A12。沒錯(cuò)，在SDRAM中，行地址與列地址線是復(fù)用的。列地址復(fù)用了A0~A8，共9根（可表示512列）。那么，讀/寫的命令是怎么發(fā)出的呢？其實(shí)沒有一個(gè)信號(hào)是發(fā)送讀或?qū)懙拿鞔_命令的，而是通過芯片的可寫狀態(tài)的控制來達(dá)到讀/寫的目的。顯然WE信號(hào)（nWE）就是一個(gè)關(guān)鍵。WE無效時(shí)，當(dāng)然就是讀取命令。有效時(shí)，就是寫命令。
SDRAM基本操作命令,通過各種控制/地址信號(hào)的組合來完成（H代表高電平，L代表低電平，X表示高，低電平均沒有影響）。此表中，除了自刷新命令外，所有命令都是默認(rèn)CKE（SCKEl輸入時(shí)鐘頻率有效）有效。列尋址信號(hào)與讀寫命令是同時(shí)發(fā)出的。雖然地址線與行尋址共用，但CAS（nSCAS列地址選通信號(hào)）信號(hào)則可以區(qū)分開行與列尋址的不同，配合A0~A8，A9~A11來確定具體的列地址。
讀取命令與列地址一塊發(fā)出（當(dāng)WE為低電平是即為寫命令）然而，在發(fā)送列讀寫命令時(shí)必須要與行有效命令有一個(gè)間隔，這個(gè)間隔被定義為 tRCD，即RAS to CAS Delay（RAS至 CAS延遲），這個(gè)很好理解，在地址線上送完行地址之后，要等到行地址穩(wěn)定定位后再送出列地址，tRCD是SDRAM的一個(gè)重要時(shí)序參數(shù)，相關(guān)數(shù)值參看對(duì)應(yīng)芯片硬件手冊(cè)。通常tRCD以時(shí)鐘周期（tCK，Clock Time）數(shù)為單位，比如筆者M(jìn)INI2440所用內(nèi)存芯片里面寫到tRCD為20nst，如果將來內(nèi)存工作在100MHz，那么RCD至少要為2個(gè)時(shí)鐘周期， RCD=2。
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圖2-53SDRAM讀操作時(shí)序圖
在選定列地址后，就已經(jīng)確定了具體的存儲(chǔ)單元，剩下就是等待數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù) I/O通道（DQ）輸出到內(nèi)存數(shù)據(jù)總線上了。但是在列地址選通信號(hào)CAS發(fā)出之后，仍要經(jīng)過一定的時(shí)間才能有數(shù)據(jù)輸出，從CAS與讀取命令發(fā)出到第一筆數(shù)據(jù)輸出的這段時(shí)間，被定義為 CL（CAS Latency，CAS潛伏期）。由于CL只在讀取時(shí)出現(xiàn)，所以CL又被稱為讀取潛伏期（RL，Read Latency）。CL的單位與tRCD一樣，也是時(shí)鐘周期數(shù)，具體耗時(shí)由時(shí)鐘頻率決定（筆者官方手冊(cè)CL=3）。不過，CAS并不是在經(jīng)過CL周期之后才送達(dá)存儲(chǔ)單元。實(shí)際上CAS與RAS一樣是瞬間到達(dá)的。由于芯片體積的原因，存儲(chǔ)單元中的電容容量很小，所以信號(hào)要經(jīng)過放大來保證其有效的識(shí)別性，這個(gè)放大/驅(qū)動(dòng)工作由S-AMP負(fù)責(zé)。但它要有一個(gè)準(zhǔn)備時(shí)間才能保證信號(hào)的發(fā)送強(qiáng)度，這段時(shí)間我們稱之為tAC（Access Time from CLK，時(shí)鐘觸發(fā)后的訪問時(shí)間）。
1.1.4???SDRAM預(yù)充電操作
從存儲(chǔ)體的結(jié)構(gòu)圖上可以看出，原本邏輯狀態(tài)為1的電容在讀取操作后，會(huì)因放電而變?yōu)檫壿?。由于SDRAM的尋址具有獨(dú)占性，所以在進(jìn)行完讀寫操作后，如果要對(duì)同一L-Bank的另一行進(jìn)行尋址，就要將原先操作行關(guān)閉，重新發(fā)送行/列地址。在對(duì)原先操作行進(jìn)行關(guān)閉時(shí)，DRAM為了在關(guān)閉當(dāng)前行時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)，要對(duì)存儲(chǔ)體中原有的信息進(jìn)行重寫，這個(gè)充電重寫和關(guān)閉操作行過程叫做預(yù)充電，發(fā)送預(yù)充電信號(hào)時(shí)，意味著先執(zhí)行存儲(chǔ)體充電，然后關(guān)閉當(dāng)前L-Bank操作行。預(yù)充電中重寫的操作與刷新操作（后面詳細(xì)介紹）一樣，只不過預(yù)充電不是定期的，而只是在讀操作以后執(zhí)行的。
1.1.5???SDRAM突發(fā)操作
突發(fā)（Burst）是指在同一行中相鄰的存儲(chǔ)單元連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?#xff0c;連續(xù)傳輸所涉及到存儲(chǔ)單元（列）數(shù)量就是突發(fā)長(zhǎng)度（Burst Length，簡(jiǎn)稱BL）。
在目前，由于內(nèi)存控制器一次讀/寫P-Bank位寬的數(shù)據(jù)，也就是8個(gè)字節(jié)，但是在現(xiàn)實(shí)中小于8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)很少見，所以一般都要經(jīng)過多個(gè)周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，上文寫到的讀/寫操作，都是一次對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址，如果要連續(xù)讀/寫，還要對(duì)當(dāng)前存儲(chǔ)單元的下一單元進(jìn)行尋址，也就是要不斷的發(fā)送列地址與讀/寫命令（行地址不變，所以不用再對(duì)地尋址）。雖然由于讀/寫延遲相同可以讓數(shù)據(jù)傳輸在I/O端是連續(xù)的，但是它占用了大量的內(nèi)存控制資源，在數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)傳輸時(shí)無法輸入新的命令效率很低。為此，引入了突發(fā)傳輸機(jī)制，只要指定起始列地址與突發(fā)長(zhǎng)度，內(nèi)存就會(huì)依次自動(dòng)對(duì)后面相應(yīng)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀/寫操作而不再需要控制器連續(xù)地提供列地址，這樣，除了第一筆數(shù)據(jù)的傳輸需要若干個(gè)周期（主要是之間的延遲，一般的是tRCD + CL）外，其后每個(gè)數(shù)據(jù)只需一個(gè)周期即可。
總結(jié)下：
SDRAM的基本讀操作需要控制線和地址線相配合地發(fā)出一系列命令來完成。先發(fā)出芯片有效命令（ACTIVE），并鎖定相應(yīng)的L-BANK地址（BA0、BA1給出）和行地址（A0～A12給出）。芯片激活命令后必須等待大于tRCD(SDRAM的RAS到CAS的延遲指標(biāo))時(shí)間后，發(fā)出讀命令。CL（CAS延遲值）個(gè)時(shí)鐘周期后，讀出數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。在讀操作的最后，要向SDRAM發(fā)出預(yù)充電（PRECHARGE）命令，以關(guān)閉已經(jīng)激活的L-BANK。等待tRP時(shí)間（PRECHAREG命令后，相隔tRP時(shí)間，才可再次訪問該行）后，可以開始下一次的讀、寫操作。SDRAM的讀操作支持突發(fā)模式（Burst Mode），突發(fā)長(zhǎng)度為1、2、4、8可選。
1.1.6???SDRAM寫操作
SDRAM的基本寫操作也需要控制線和地址線相配合地發(fā)出一系列命令來完成。先發(fā)出芯片有效命令，并鎖定相應(yīng)的L-BANK地址（BA0、BA1給出）和行地址（A0～A12給出）。芯片有效命令發(fā)出后必須等待大于tRCD的時(shí)間后，發(fā)出寫命令數(shù)據(jù)，待寫入數(shù)據(jù)依次送到DQ（數(shù)據(jù)線）上。在最后一個(gè)數(shù)據(jù)寫入后，延遲tWR時(shí)間。發(fā)出預(yù)充電命令，關(guān)閉已經(jīng)激活的頁。等待tRP時(shí)間后，可以展開下一次操作。寫操作可以有突發(fā)寫和非突發(fā)寫兩種。突發(fā)長(zhǎng)度同讀操作。
?
圖2-54 SDRAM寫操作時(shí)序圖
1.1.7???SDRAM的刷新
SDRAM之所以成為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SDRAM最重要的操作。
刷新操作與預(yù)充電中重寫的操作一樣，都是用S-AMP先讀再寫。但為什么有預(yù)充電操作還要進(jìn)行刷新呢？因?yàn)轭A(yù)充電是對(duì)一個(gè)或所有 L-Bank中的工作行操作，并且是不定期的，而刷新則是有固定的周期，依次對(duì)所有行進(jìn)行操作，以保留那些很長(zhǎng)時(shí)間沒經(jīng)歷重寫的存儲(chǔ)體中的數(shù)據(jù)。但與所有L-Bank預(yù)充電不同的是，這里的行是指所有L-Bank中地址相同的行，而預(yù)充電中各L-Bank中的工作行地址并不是一定是相同的。那么要隔多長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)一次刷新呢？目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是，存儲(chǔ)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。這樣刷新時(shí)間間隔就是：64m/行數(shù)s。我們?cè)诳磧?nèi)存規(guī)格時(shí)，經(jīng)常會(huì)看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 Refresh Cycles/64ms的標(biāo)識(shí)，這里的4096與8192就代表這個(gè)芯片中每個(gè)L-Bank的行數(shù)。刷新命令一次對(duì)一行有效，刷新間隔也是隨總行數(shù)而變化，4096行時(shí)為 15.625μs（微秒，1/1000毫秒），8192行時(shí)就為 7.8125μs。刷新操作分為兩種：Auto Refresh，簡(jiǎn)稱AR與Self Refresh，簡(jiǎn)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(duì)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。由于刷新是針對(duì)一行中的所有存儲(chǔ)體進(jìn)行，所以無需列尋址，或者說CAS在 RAS之前有效。所以，AR又稱CBR（CAS Before RAS，列提前于行定位）式刷新。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。64ms之后則再次對(duì)同一行進(jìn)行刷新，如此周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán)刷新。顯然，刷新操作肯定會(huì)對(duì)SDRAM的性能造成影響，但這是沒辦法的事情，也是DRAM相對(duì)于 SRAM（靜態(tài)內(nèi)存，無需刷新仍能保留數(shù)據(jù)）取得成本優(yōu)勢(shì)的同時(shí)所付出的代價(jià)。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。在SR期間除了CKE之外的所有外部信號(hào)都是無效的（無需外部提供刷新指令），只有重新使CKE有效才能退出自刷新模式并進(jìn)入正常操作狀態(tài)。
SDRAM相關(guān)寄存器：
（1）BWSCON寄存器（BUS WIDTH & WAIT CONTROL REGISTER）
表2-17 SDRAM控制寄存器（BWSCON）
?
?
?
根據(jù)開發(fā)板的存儲(chǔ)器配置和芯片型號(hào)，設(shè)置每個(gè)BANK焊接芯片的位寬和等待狀態(tài)
BWSCON，每4位對(duì)應(yīng)一個(gè)BANK，這4位分別表示：
l?STx：啟動(dòng)/禁止SDRAM的數(shù)據(jù)掩碼引腳（UB/LB），SDRAM沒有高低位掩碼引腳，此位為0，SRAM連接有UB/LB管腳，設(shè)置為1
l?注：UB/LB數(shù)據(jù)掩碼引腳用來控制芯片讀取/寫入的高字節(jié)和低字節(jié)（對(duì)比硬件手冊(cè)SDRAM和SRAM的接線圖）
l?WSx：是否使用存儲(chǔ)器的WAIT信號(hào)，通常設(shè)為0
l?DWx：設(shè)置焊接存儲(chǔ)器芯片的位寬，筆者開發(fā)板使用兩片容量為32M，位寬為16的SDRAM組成64M，32位存儲(chǔ)器，因此DW7，DW6位設(shè)置為0b10，其它BANK不用設(shè)置采用默認(rèn)值即可。
l?BANK0對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)引導(dǎo)BANK，這4位比較特殊，它的設(shè)置是由硬件跳線決定的，因此不用設(shè)置
l?BWSCON設(shè)置結(jié)果：0x22000000
（2）BANKCON0~BANKCON5 (BANK CONTROL REGISTER)
表2-18 BANKCON0~BANKCON5控制寄存器（BANKCON0~BANKCON5）
?
這6個(gè)寄存器用來設(shè)置對(duì)應(yīng)BANK0~BANK5的訪問時(shí)序，采用默認(rèn)值0x700即可
（3）BANKCON6~BANKCON7 (BANK CONTROL REGISTER)
表2-19 BANKCON6~BANKCON7控制寄存器（BANKCON6~BANKCON7）
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?
?
由于內(nèi)存都焊接在這兩個(gè)BANK上，因此內(nèi)存驅(qū)動(dòng)主要是對(duì)這兩個(gè)寄存器進(jìn)行設(shè)置
l?MT：設(shè)置BANK6~BANK7的存儲(chǔ)器類型，
00=ROM or SRAM 01=保留
10=保留??????? 11=SDRAM
內(nèi)存為SDRAM，設(shè)置為0b11，對(duì)應(yīng)的應(yīng)該設(shè)置Trcd和SCAN位，其它位和SDRAM無關(guān)
l?Trcd：RAS to CAS Delay行地址選通到列地址選通延遲，這個(gè)參數(shù)請(qǐng)看后面的內(nèi)存工作原理擴(kuò)展部分解釋，筆者內(nèi)存芯片為HY57V561620，由其芯片手冊(cè)可知其Trcd為最少20ns，如果內(nèi)存工作在100MHz，則該值至少要為2個(gè)時(shí)鐘周期，通常設(shè)置為3個(gè)時(shí)鐘周期，因此設(shè)置為0b01
l?SCAN：SDRAM Column Address Number SDRAM的列地址數(shù)，筆者內(nèi)存芯片為HY57V561620，列地址數(shù)為9，設(shè)置為0b01
l?BANK6，BANK7設(shè)置結(jié)果為：0x18005
（4）REFRESH (REFRESH CONTROL REGISTER)
表2-20刷新頻率設(shè)置寄存器（REFRESH）
?
?
?
SDRAM的刷新有效，刷新頻率設(shè)置寄存器（刷新）
l?REFEN：開啟/關(guān)閉刷新功能，設(shè)置為1，開啟刷新
l?TREFMD：SDRAM刷新模式，0=CBR/AutoRefresh,?1=Self Refresh，設(shè)置為0，自動(dòng)刷新
l?Trp：行地址選通預(yù)充電時(shí)間，一般設(shè)置為0b00即可
l?Tsrc：單行刷新時(shí)間，設(shè)置為0b11即可。
l?Refresh Counter：內(nèi)存存儲(chǔ)單元刷新數(shù)，它通過下面公式計(jì)算出：
Refresh Counter = 2^11 + 1 – SDRAM時(shí)鐘頻率（MHz）* SDRAM刷新周期（uS）
SDRAM的刷新周期，也就是內(nèi)存存儲(chǔ)單元間隔需要多久進(jìn)行一次刷新，前面內(nèi)存工作原理分析可知電容數(shù)據(jù)保存上限為64ms，筆者使用內(nèi)存芯片每個(gè)L-Bank共有8192行，因此每次刷新最大間隔為：64ms/8192 = 7.8125uS，如果內(nèi)存工作在外部晶振頻率12MHz下，Refresh Counter = 1955，如果內(nèi)存工作在100MHz下，那么Refresh Counter = 1269（取大整數(shù)）
l?REFRESH寄存器設(shè)置為：
0x8e0000 + 1269 = 0x008e04f5（HCLK = 100MHz）
0x8e0000 + 1955 = 0x008e07a3（HCLK = 12MHz）
（5）BANKSIZE寄存器（BANKSIZE REGISTER）
表2-21 BANKSIZE寄存器（BANKSIZE）
?
?
設(shè)置內(nèi)存的突發(fā)傳輸模式，省電模式和內(nèi)存容量。
l?BURST_EN：是否開啟突發(fā)模式， 0 = ARM內(nèi)核禁止突發(fā)傳輸 1 =開啟突發(fā)傳輸，設(shè)置為1，開啟突發(fā)傳輸
l?SCKE_EN：是否使用SCKE信號(hào)作為省電模式控制信號(hào)， 0 =不使用SCKE信號(hào)作為省電模式控制信號(hào) 1 = 使用SCKE信號(hào)作為省電模式控制信號(hào)，通常設(shè)置為1
l?SCLK_EN： 設(shè)置向存儲(chǔ)器輸入工作頻率，0 =一直輸入SCLK頻率，即使沒有內(nèi)存操作也會(huì)輸入， 1 = 僅當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存數(shù)據(jù)操作時(shí)才輸入SCLK頻率，通常設(shè)置為1
l?BK76MAP：設(shè)置Bank6/7的內(nèi)存容量，筆者使用開發(fā)板內(nèi)存為兩片32M內(nèi)存芯片并聯(lián)成64M，它們?nèi)慷纪饨拥紹ank6上，因此選擇0b001
l?BANKSIZE寄存器設(shè)置為：0xb1
（6）SDRAM模式設(shè)置寄存器MRSRx (SDRAM MODE REGISTER SET REGISTER)
表2-22 SDRAM模式設(shè)置寄存器（MRSRx）
?
?
?
該寄存器用于設(shè)置CAS潛伏周期，可以手動(dòng)設(shè)置的位只有CL[6:4]位，通過前面內(nèi)存工作原理可知，筆者使用開發(fā)板CL=3，即0b011
l?MRSR6，MRSR7設(shè)置為：0x00000030
1.1.8??內(nèi)存驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
設(shè)置該工程加載時(shí)運(yùn)行時(shí)地址為0x30000000，如圖2-55所示：
?
圖2-55設(shè)置加載時(shí)運(yùn)行時(shí)地址
init.s：本程序文件主要實(shí)現(xiàn)了，關(guān)閉看門狗，初始化內(nèi)存，拷貝ROM數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，然后跳往內(nèi)存中執(zhí)行xmain函數(shù)，從xmain函數(shù)返回之后，將全部led點(diǎn)亮，進(jìn)入死循環(huán)。
;
;內(nèi)存初始化實(shí)驗(yàn)
;
AREA Init, CODE, READONLY
ENTRY
start
; close watchdog
ldr r0, = 0x53000000?????????????????????; 將看門狗控制寄存器地址放入r0
mov r1, #0???????????????????
str r1, [r0]???????????????????????????????????????; 設(shè)置看門狗控制寄存器的值為0
?
bl initmem??????????????????????????????????????; 跳轉(zhuǎn)到initmem代碼段，初始化內(nèi)存
?
bl copyall????????????????????????????????????????; 跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)拷貝代碼段，將ROM中數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)存中
?
IMPORT xmain?????????????????????????????; 引入main.c中的xmain函數(shù)
ldr sp, =0x34000000??????????????????????; 調(diào)用C程序之前先初始化棧指針
ldr lr, =endxmain????????????????????????????; 設(shè)置xmain函數(shù)的返回地址
ldr pc, =xmain????????????????????????????????; 跳轉(zhuǎn)到C程序中的xmain函數(shù)的入口處執(zhí)行
?
endxmain
?ldr r0, =0x56000010???????????????????? ; LED的GPIO接口配置寄存器
ldr r1, =0x00015400??????????????????????; GPIO配置數(shù)據(jù)
str r1, [r0]??????????????????????????????????? ; 設(shè)置GPIO
ldr r0, =0x56000014?????????????????? ; LED控制寄存器地址
ldr r1, =0x0???????????????????????????????? ; 全部LED亮
str r1,[r0]??
loop
???b loop?????????????????????????????????????? ; 死循環(huán)
?
copyall??????
IMPORT |Image
RO Base|????????????????; 引入編譯器Image RO Base符號(hào)變量IMPORT |Image
RW Limit|???????????????; 引入編譯器Image RW Limit符號(hào)變量ldr r0, = |Image$$RO$Base|????????????????????; 取得Image$$RO$Base域基址的值
ldr r1, = |Image
RW Limit|?????????????????; 取得Image$$RW$Base域結(jié)束地址的值ldr r2, =0x0?????????????????????????????????????????????; 數(shù)據(jù)拷貝源地址
copyallloop
teq r0,r1???????????????????????????????????????????????????; 測(cè)試是否拷貝完成
beq quitcopyallloop?????????????????????????????????; 拷貝完成，跳往quitcopyallloop退出
ldr r3, [r2], #4??????????????????????????????????????????; 四字節(jié)加載
str r3, [r0], #4??????????????????????????????????????????; 四字節(jié)存儲(chǔ)
b copyallloop???????????????????????????????????????????; 返回繼續(xù)執(zhí)行
quitcopyallloop
mov pc, lr????????????????????????????????????????????????; 調(diào)用返回
?
initmem????????????????????????????????????????????????????; 內(nèi)存初始化
ldr r0, =0x48000000???????????????????????????????; 加載內(nèi)存相關(guān)寄存器首地址r0
ldr r1, =0x48000034???????????????????????????????; 加載內(nèi)存相關(guān)寄存器尾地址到r1
adr r2, memdata???????????????????????????? ; 將寄存器配置數(shù)據(jù)地址段首地址加載到r2
initmemloop
ldr r3, [r2], #4??????????????????????????????????????????; 循環(huán)設(shè)置存寄存器
str r3, [r0], #4
teq r0, r1
bne initmemloop??????????????????????????????????????; 循環(huán)到最后一個(gè)寄存器時(shí)退出函數(shù)
mov pc,lr???????????????????????????????????????????????????????????
?
memdata
DCD0x22000000???????????????? ;BWSCON
DCD0x00000700???????????????? ;BANKCON0????
DCD0x00000700???????????????? ;BANKCON1????
DCD0x00000700???????????????? ;BANKCON2????
DCD0x00000700? ??? ????????;BANKCON3?????????????
DCD0x00000700???????????????? ;BANKCON4????
DCD0x00000700???????????????? ;BANKCON5????
DCD0x00018005???????????????? ;BANKCON6????
DCD0x00018005???????????????? ;BANKCON7????
DCD0x008e07a3????????????????? ;REFRESH????????
DCD0x000000b1???????????????? ;BANKSIZE??????
DCD0x00000030???????????????? ;MRSRB6?
DCD0x00000030???????????????? ;MRSRB7
?
END
main.c：本程序文件主要實(shí)現(xiàn)led燈的初始化，然后四個(gè)led燈循環(huán)滾動(dòng)亮5遍，xmain函數(shù)返回。
/* C語言函數(shù) */
/*端口F寄存器預(yù)定義 */
#define???????GPBCON?????????? (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
#define???????GPBDAT??????????? (*(volatile unsigned long *)0x56000014)
#define????? LEDS?? ???????????(1<<5|1<<6|1<<7|1<<8)
#define????? DELAYVAL??? (0x1ffff)
extern int delay(int time);?????? /* 聲明外部聲明匯編函數(shù) */
?
int i = 5;
int xmain()
{
????????GPBCON? = 0x00015400; ???????? //GPF4--GPF7設(shè)置為output
????????while(i > 0) {
?????????????????? //第一個(gè)LED燈亮
??????????? GPBDAT=(GPBDAT&(~LEDS)) | (1<<6|1<<7|1<<8);
???????????? delay(DELAYVAL);?????????????//調(diào)用匯編語言編寫的延時(shí)程序
??????
?????????????????? //第二個(gè)LED燈亮
??????????? GPBDAT=(GPBDAT&(~LEDS)) | (1<<5|1<<7|1<<8);
??????????? delay(DELAYVAL);????????????? //調(diào)用匯編語言編寫的延時(shí)程序
??????
?????????????????? //第三個(gè)LED燈亮
??????????? GPBDAT=(GPBDAT&(~LEDS)) | (1<<5|1<<6|1<<8);
??????????? delay(DELAYVAL);??????????????????????//調(diào)用匯編語言編寫的延時(shí)程序??????
?????
?????????????????? //第四個(gè)LED燈亮
??????????? GPBDAT=(GPBDAT&(~LEDS)) | (1<<5|1<<6|1<<7);
??????????? delay(DELAYVAL);??????????????????????//調(diào)用匯編語言編寫的延時(shí)程序
??????????? i--;??????
???}
???return 0;
?}
?
delay.s：本程序文件主要通常匯編來實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。
;匯編指令延時(shí)程序?????
EXPORT delay
AREA?DELAY,CODE,READONLY? ??????? ;該偽指令定義了一個(gè)代碼段，段名為Init，屬性只讀
;下面是延遲子程序
delay
????????sub r0,r0,#1???????????? ;r0=r0-1???????????
??????????cmp r0,#0x0???????????? ;將r0的值與0相比較
??????????bne delay?????????????? ? ;比較的結(jié)果不為0（r0不為0），繼續(xù)調(diào)用delay,否則執(zhí)行下一條語句
??????????mov pc,lr?????????????? ? ;返回
??
????? END?????????????????? ?????????;程序結(jié)束符
???
內(nèi)存的初始化也可以用下面的C程序?qū)崿F(xiàn)：
C語言版本：
#define ????? MEM_CTL_BASE?????????????? 0x48000000
#define ????? MEM_CTL_END ?????????????? 0x48000034
/* SDRAM 13個(gè)寄存器的值 */
unsigned long?const??? mem_cfg_val[]={???????? // 聲明數(shù)組存放內(nèi)存控制器設(shè)置數(shù)據(jù)
??????????0x22000000,??????????????? //BWSCON
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON0
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON1
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON2
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON3???
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON4
??????????0x00000700,??????????????? //BANKCON5
??????????0x00018005,??????????????? //BANKCON6
??????????0x00018005,??????????????? //BANKCON7
??????????0x008e07a3,???????????????? //REFRESH（HCLK = 12MHz，該值為0x008e07a3
???????????????????????????????????????????????//HCLK = 100MHz 0x008e04f5）
??????????0x000000b1,??????????????? //BANKSIZE
??????????0x00000030,??????????????? //MRSRB6
??????????0x00000030,??????????????? //MRSRB7
};
void mem_init(void)
{
????????int ?? i = 0;
????????unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE;
????????for(; i < (MEM_CTL_END - MEM_CTL_BASE)/4; i++)
?????????????????? p[i] = mem_cfg_val[i];
}
?
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http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/6555786
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的S3C2440 SDRAM内存驱动的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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