《嵌入式Linux软硬件开发详解——基于S5PV210处理器》——2.2 DDR2 SDRAM芯片
本節書摘來自異步社區《嵌入式Linux軟硬件開發詳解——基于S5PV210處理器》一書中的第2章,第2.2節,作者 劉龍,更多章節內容可以訪問云棲社區“異步社區”公眾號查看。
2.2 DDR2 SDRAM芯片
SDRAM全稱為同步動態隨機存儲器(Synchronous Dynamic Random Access Memory)。由于SDRAM集成度高,單片存儲容量大,并且讀寫速度快,在設計嵌入式系統時,經常用其作為主存儲器(或稱為內存)。SDRAM發展至今,經歷了SDRAM、DDR、DDR2、DDR3等幾代產品,DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器,較SDRAM速度更快。在SDRAM或DDR RAM定義中,同步是指其時鐘頻率與CPU前端總線的系統時鐘頻率相同,并且內部命令的發送與數據的傳輸都以它為基準;動態是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失;隨機是指數據不是線性依次存儲,而是自由指定地址進行數據的讀寫。
Smart210開發板使用的是DDR2 SDRAM,型號為K4T1G084QQ,單芯片容量設計為16MBit×8BANK×8I/Os,共128MByte,板載一共4片,總計512MB。注意,芯片內部的8Bank不是指該芯片需要占用S5PV210芯片的8個存儲塊,而是指SDRAM芯片內部把128MB容量分成了8塊存儲區,每塊存儲區的容量為16Mx8bit。
2.2.1 DDR2 SDRAM工作原理
如圖2-4所示,SDRAM內部是一個存儲陣列,我們可以把它想象成一個表格,和表格的檢索原理一樣,先指定行,再指定列,就可以準確找到所需要的存儲單元。這個表格的整體則稱為BANK。DDR2 SDRAM具有8個BANK。對SDRAM的訪問,我們應該先找到讀寫地址,才能對其進行訪問。找到地址的流程為首先指定BANK,然后指定行地址,最后指定列地址。
K4T1G084QQ采用的是FBGA球形封裝,不同于普通的貼片封裝。K4T1G084QQ的引腳分布及封裝示意圖如圖2-5、圖2-6所示。
K4T1G084QQ引腳功能如表2-2所示。
上述引腳中,比較特殊的是ODT引腳。ODT(On-Die Termination)的含義為內建核心終結電阻器。所謂的終結,就是讓電路的終端將信號吸收掉,而不會在電路上面形成反射,對后面的信號造成影響。在DDR時代,控制與數據信號的終結在主板上面完成,每塊DDR主板在內存槽的旁邊都會有一個終結電壓部分的設計,它主要由一排終結電阻構成。隨著SDRAM技術的發展,ODT技術將終結電阻移植到了芯片內部。主板上面不再有終結電路,而且DDR2可以根據自己的特點內建合適的終結電阻,這樣可以保證最佳的信號波形。ODT技術允許CPU通過配置DDR2 SDRAM的內部寄存器以及控制ODT信號,來實現對匹配電阻的值及其開關狀態的控制,從而實現讀、寫操作時最佳的信號完整性。在Smart210開發板上面,DDR2 RAM芯片的ODT引腳與S5PV210的ODT1引腳連接,信號由S5PV210來控制。
2.2.2 DDR2 SDRAM硬件設計
DDR2 SDRAM與S5PV210的地址線、數據線及控制引腳連接方式如圖2-7所示。Smart210開發板一共有4片K4T1G084QQ,4片DRAM的連接方式不同:第1片的8位數據引腳連接至CPU的Xm1DATA0~Xm1DATA7;第2片的8位數據引腳連接至CPU的Xm1DATA8~Xm1DATA15;第3片的8位數據引腳連接至CPU的Xm1DATA16~Xm1DATA23;第4片的8位數據引腳連接至CPU的Xm1DATA24~Xm1DATA31??梢钥闯?#xff0c;4片DDR2 RAM采用的是并接到一起組成32位數據總線的方式。
Smart210開發板具有4片K4T1G084QQ,共計512MB。在CPU的內部尋址空間中,字節BYTE(8位)是表示存儲容量的唯一單位,而在DDR2 RAM中存儲單位為位Bit(1位),K4T1G084QQ的存儲容量為1GBit,折合成BYTE為128MB。Smart210開發板設計中K4T1G084QQ采用8位的數據輸出方式,所以4片DDR2 SDRAM的數據引腳并接(4×8Bit=32Bit),正好組成S5PV210處理器的32位數據總線寬度。
K4T1G084QQ的地址總線A0~A13連接到S5PV210的Xm1ADDR0~Xm1ADDR13引腳,共14根地址總線,采用的是8位的數據輸出方式,因此地址總線給出的地址范圍為214×8Bit=16MB,K4T1G084QQ的BA0、BA1和BA2引腳為內部8個Bank的選擇引腳(23=8),連接到S5PV210的Xm1BA0、Xm1BA1和Xm1CSn1/BA2引腳。S5PV210控制對K4T1G084QQ內部Bank的選擇使用。3條Bank選擇引腳和14根地址總線共完成23×214×8Bit=128MB內存空間的訪問。
4片DDR2 SDRAM的片選信號nCS引腳連接的皆為S5PV210的Xm1CSn0引腳,即S5PV210的DRAM0控制引腳,從表2-1可以看出,DDR2 SDRAM的地址應該是從0x20000000開始的連續512MB地址空間。
總結
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