SDRAM工作原理（2） 工作原理, 信号线, 空间

yuyang911220

S3C2440地址空间：
S3C2440对外引出了27根地址线ADDR0~ADDR26，它最多能够寻址128MB，而S3C2440的寻址空间可以达到1GB，这是由于S3C2440将1GB的地址空间分成了8个BANKS（Bank0~Bank7），其中每一个BANK对应一根片选信号线nGCS0~nGCS7，当访问BANKx的时候，nGCSx管脚电平拉低，用来选中外接设备， S3C2440通过8根选信号线和27根地址线，就可以访问1GB。如下图所示：
SDRAM存储结构：
先来介绍一下CPU提供的一组用于SDRAM的信号：
1.       SDRAM的时钟有效信号SCKE；
2.       SDRAM的时钟信号SCLK0，SCLK1；
3.       数据掩码信号DQM0，DQM1，DQM2，DQM3；
4.       SDRAM片选信号nSCS0（它与nGCS6是同一引脚的两个功能）；
5.       SDRAM行地址选通脉冲信号nSRAS；
6.       SDRAM列地址选通脉冲信号nSCAS；
7.       写允许信号nWE（它不是专用于SDRAM的）。
SDRAM的内部是一个存储阵列，阵列就类似于表格一样，有行、列之分，这样我们要访问（读、写）一个单元，就要先指定一个行地址，一个列地址，这样就找到了该单元，这就是SDRAM的寻址的基本原理。这里的单元我们一般称为存储单元，而整个表格称为逻辑BANK（Logical  Bank, L-BANK），一般每个SDRAM都会有4个L-BANK。SDRAM的逻辑结构如下图所示：



jz2440是选用2片HY57V561620FTP-H组成64MB、32位的内存，每片32MB容量、16位数据总线。原理图如下：


在图中可以看到，行地址、列地址共用地址线ADDR2~ADDR14（BANK6位宽为32，ADDR0、1没有使用），使用nSRAS、nSCAS两个信号来区分它们。在jz2440开发板中，使用两根地址线ADDR24、ADDR25作为L-Bank的选择信号；SDRAM芯片K4S561632的行地址数为13，列地址数为9，所以当nSRAS信号有效时，ADDR2~ADDR14上发出的是行地址信号，它对应32位地址空间的bit[23:11]；当nSCAS信号有效时，ADDR2~ADDR10发出的是列地址信号，它对应32位地址空间的bit[10:2]。
重点关注SDRAM芯片K4S561632地址线 A0~A12的说明：


该芯片每一个Bank有13行（RA0~RA12），9列（CA0~CA8），行寻址时使用A0~A12，列寻址分时复用，只使用了CA0~CA8。nRAS、nCAS引脚，用于标识当前是行寻址还是列寻址，从而实现地址线的分时复用。
jz2440开发板是由两块16位的SDRAM芯片并联组成32位的位宽，与CPU的32根数据线DATA0~DATA1相连。SDRAM是连接在BANK6上的，起始地址为0x30000000，所以SDRAM的访问地址为0x30000000~0x33FFFFFF，大小为64MB。

看了上面那些内容，里面有某些东西令我百思不得其解，可能是自己太笨了，不过最后还是想明白了。
1、为什么两块SDRAM芯片并联起来，容量大小是64MB呢？
原因是这样的：SDRAM芯片有4个bank，每个bank的行地址数是13、列地址数是9，由两块16位的SDRAM芯片并联组成32位的位宽，与CPU的32根数据线DATA0~DATA1相连。则其存储空间为(2^13*2^9*4*32bit)/8= 2^26*8bit/ 8 = 2^26 Byte = 64MB

2、为什么SDRAM芯片的A0地址引脚连接的是ARM芯片的A2引脚呢？  
根据上一问可知，该SDRAM存储空间为64MB，S3C2440要寻址64MB需要地址线26根。由原理图可知SDRAM的数据总线位宽为32位，即一次传输4个字节的数据。因此，我们可以这样理解，即一个地址空间其实对应着4个字节的数据，实际上真正的寻址空间只有16MB而已，只需24根地址线（行地址线13根，列地址线9根，还有L-Bank选择信号的A24、A25两根地址线，总共24根）就已经足够了，这样S3C2440端并不需要将26根地址线全部连接到SDRAM芯片上，只需要给出高24位地址（A2~A25），相当于数据总线上每传输4个字节的数据，地址空间的第三位（A2）才增加1，即A0和A1可以不接。此时的A0和A1应该是低电平。然后，SDRAM芯片即根据S3C2440给的行地址、列地址和L-Bank选择信号找到对应的地址空间，将该地址空间的4个字节发送到数据总线上。以此类推，数据位宽为8位，就arm芯片的A0接SDRAM的A0，16位就A1接A0，32位就A2接A0。

还有一个细节，即为什么SDRAM芯片的BA0~BA1连接的是S3C2440芯片的LADDR24~LADDR25引脚？
  因为，HY57V561620为32MB的SDRAM芯片，我们知道，32MB的存储空间是需要 25根地址线寻址的，由于BA0~BA1引脚决定了访问第几个Bank，即决定了存储空间的最高两位，因此，需要使用S3C2440的25根地址线中的最高两位来连接BA0~BA1，这样就可以满足寻址的映射要求了。