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關(guān)于利用SPD實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存的自動識別和配置的論文
摘要：介紹了內(nèi)存的SPD規(guī)范及其硬件接口類型和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在嵌入式系統(tǒng)中對不同內(nèi)存的識別與配置，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便更換和檢測。具體實例詳細描述了嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存的自動配置過程。
關(guān)鍵詞：SPD I2C 嵌入式系統(tǒng) MPC824X
在嵌入式系統(tǒng)設計中經(jīng)常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和數(shù)據(jù)。這時用戶可以有兩種選擇：一種是選用合適的內(nèi)存芯片自己布線，把整個ＳＤＲＡＭ做到嵌入式系統(tǒng)的ＰＣＢ板上，這種方法在小系統(tǒng)中經(jīng)常采用；另一種就是選用現(xiàn)成的內(nèi)存條（如筆記本電腦上常用的ＤＩＭＭ內(nèi)存），現(xiàn)成的內(nèi)存條不僅容量大，而且由于用量大，價格也相對便宜。另外現(xiàn)成的內(nèi)存條還節(jié)省了ＰＣＢ布線空間，縮小嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便更換和檢測。筆記本內(nèi)存的型號和種類很多，采購時也可能來自多個廠家。為了使各種內(nèi)存條在嵌入式系統(tǒng)都能正常使用，就需要系統(tǒng)的ＢＯＯＴ程序能進行自動識別和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）規(guī)范正確讀取內(nèi)存參數(shù)，另外根據(jù)內(nèi)存參數(shù)配置ＳＤＲＡＭ控制器。圖1 數(shù)據(jù)傳輸時序 １ ＳＰＤ規(guī)范及數(shù)據(jù)格式
內(nèi)存的ＳＰＤ規(guī)范是ＳＤＲＡＭ控制器參數(shù)配置的主要依據(jù)，在ＳＰＤ規(guī)范中定義了單面或雙面ＤＲＡＭ的詳細參數(shù)，如內(nèi)存的大小、數(shù)據(jù)位、行列地址的寬度、邏輯Ｂａｎｋ數(shù)和物理Ｂａｎｋ等。這些數(shù)據(jù)存放在ＥＥＰＲＯＭ芯片中，詳細描述了內(nèi)存條的各種參數(shù)。
存放內(nèi)存參數(shù)的是一個兩線制的串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，接口類型符合Ｉ２Ｃ協(xié)議。Ｉ２Ｃ協(xié)議是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的兩線制的串行數(shù)據(jù)傳輸標準，數(shù)據(jù)的讀寫通過一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸有其嚴格的格式，一個數(shù)據(jù)幀由起始位、器件地址、應答位、數(shù)據(jù)地址、傳輸數(shù)據(jù)和結(jié)束位構(gòu)成，可以允許多個器件分主從模式進行傳輸。其數(shù)據(jù)傳輸時序如圖１所示。主控制器讀寫數(shù)據(jù)的格式如圖２所示。
圖2 主控制讀寫數(shù)據(jù)的格式
內(nèi)存的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ帶有２Ｋｂｉｔ的存儲空間，用于存放內(nèi)存的配置參數(shù)，而硬件電路接口是Ｉ２Ｃ接口。要讀取內(nèi)存參數(shù)，主控制器必須能按照Ｉ２Ｃ協(xié)議進行通信，進行數(shù)據(jù)的讀操作。另外還需知道ＥＥＰＲＯＭ的數(shù)據(jù)存放格式及其含義。ＳＰＤ規(guī)范中對存放的數(shù)據(jù)進行了詳細的說明和定義。以ＰＣ１３３－３３３為例詳細說明挑選配置時用到的參數(shù)，如表１所示。用戶只需把相應地址中的值讀出來，對照規(guī)范中的說明即可知道內(nèi)存的詳細參數(shù)。
表1 PC133-333配置時用到的參數(shù)
字節(jié)地址定 義PC133參數(shù)值備 注0廠商使用的字節(jié)數(shù)80h使用了128字節(jié)1EEPROM存儲容量08h256字節(jié)2內(nèi)存類型04hSDRAM3行地址位數(shù)0ch12位行地址4列地址位數(shù)09h9位列地址5排數(shù)02h兩排6數(shù)據(jù)寬度（低字節(jié)）40h64位寬度7數(shù)據(jù)寬度（高字節(jié)）00h 8信號電平01hLVTTL9SDRAM最高時鐘頻率75hTclk=7.5ns10SDRAM訪問時間54hTac=5.4nc11配置類型00h不支持校驗糾錯12刷行率/類型80h15.6μs/自刷新13最小SDRAM顆粒數(shù)據(jù)寬度08h8位16支持地猝發(fā)傳輸長度8Fh1,2,4,817邏輯bank數(shù)04h4banks18CAS延遲06hCL=2,323
SDRAM時鐘（2的最大指數(shù)倍）A0hTclk=10ns24SDRAM訪問時間（2的最大指數(shù)倍）60hTac=6ns34輸入數(shù)據(jù)建立時間15h1.5ns35輸入數(shù)據(jù)保持時間08h0.8ns62SPD版本號12hRev.1.2其它不詳述（見SPD規(guī)范手冊）
２ 卡的自動識別和配置過程
下面以Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＰＣ８２４ＸＣＰＵ為例介紹內(nèi)存的識別和配置過程。ＭＰＣ８２４Ｘ是一款功能強大的嵌入式處理器，它由６０３Ｅ核１０７橋構(gòu)成。１０７橋有很豐富的控制接口模塊，如ＳＤＲＡＭ控制器、ＥＰＩＣ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ控制器等，很方便與外圍電路接口。嵌入式系統(tǒng)板中數(shù)據(jù)量很大，至少要用到２５６ＭＢ內(nèi)存。為了方便各種廠家的內(nèi)存型號進行混插使用，需要編寫內(nèi)存自動識別和配置程序，把需要配置的數(shù)據(jù)從ＥＥＰＲＯＭ讀出，然后根據(jù)ＳＰＤ協(xié)議轉(zhuǎn)換成內(nèi)存的配置參數(shù)。這個配置過程必須在系統(tǒng)上電后立即運行，為后面的ＲＴＯＳ運行做準備。內(nèi)存初始化參數(shù)包括行列地址寬度、邏輯Ｂａｎｋ數(shù)、物理Ｂａｎｋ的大小。因為ＭＰＣ８２４Ｘ內(nèi)有Ｉ２Ｃ控制器，所以可以直接與ＳＰＤ連接，通過軟件的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程序流程如圖３。(收集整理)
相關(guān)代碼及注釋：
�。�*配置分頻系數(shù)、模塊使能*／
ｍｐｃ１０７＿ｉ２ｃ＿ｓｔａｒｔ();
�。�*設置控制器為發(fā)送模式*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ
�。� ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ );
／*送器件地址，置寫標志*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ０);
�。�*等待傳輸結(jié)束*／
�。椋玻悖撸鳎幔椋�()；
�。�*送數(shù)據(jù)地址*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘ０);
�。�*等待傳輸結(jié)束*／
�。椋玻悖撸鳎幔椋�()；
�。�*再次發(fā)送ｓｔａｒｔ位*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ, ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ
�。停校茫保埃罚撸茫茫遥撸停樱裕粒停校茫保埃罚撸茫茫遥撸停裕兀停校茫保埃罚撸茫茫遥撸遥樱裕�);
�。�*送器件地址，置讀標志*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ１);
�。�*等待傳輸結(jié)束*／
�。椋玻悖撸鳎幔椋�()；
�。�*發(fā)送應答位*／
ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ
�。停校茫保埃罚撸茫茫遥撸停樱裕� ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);
／*做一次假讀操作*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥遥澹幔�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);
／*發(fā)送應答*／
�。螅螅牛眨停拢拢粒遥祝颍椋簦�(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜
ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);
�。�*讀數(shù)據(jù)*／
�。洌幔簦� ＝ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);
／*配置ＭＣＣＲ寄存器*／
�。螅螅保埃罚遥澹纾祝颍椋簦�(ＭＣＣＲ＿ＡＤＤ,Ｔ＿ＤＡＴＡ);
其它寄存器按此順序配置。
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