關於利用SPD實現嵌入式系統中記憶體的自動識別和配置的論文

關於利用SPD實現嵌入式系統中記憶體的自動識別和配置的論文

　　摘要：介紹了記憶體的SPD規範及其硬體介面型別和資料組織結構，實現了在嵌入式系統中對不同記憶體的識別與配置，提高了系統的穩定性，方便更換和檢測。具體例項詳細描述了嵌入式系統中記憶體的自動配置過程。

　　關鍵詞：SPD I2C 嵌入式系統 MPC824X

　　在嵌入式系統設計中經常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和資料。這時使用者可以有兩種選擇：一種是選用合適的記憶體晶片自己佈線，把整個ＳＤＲＡＭ做到嵌入式系統的ＰＣＢ板上，這種方法在小系統中經常採用；另一種就是選用現成的記憶體條（如膝上型電腦上常用的ＤＩＭＭ記憶體），現成的記憶體條不僅容量大，而且由於用量大，價格也相對便宜。另外現成的記憶體條還節省了ＰＣＢ佈線空間，縮小嵌入式系統的記憶體體積，提高系統的穩定性，方便更換和檢測。筆記本記憶體的型號和種類很多，採購時也可能來自多個廠家。為了使各種記憶體條在嵌入式系統都能正常使用，就需要系統的ＢＯＯＴ程式能進行自動識別和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）規範正確讀取記憶體引數，另外根據記憶體引數配置ＳＤＲＡＭ控制器。圖1 資料傳輸時序 １ ＳＰＤ規範及資料格式

　　記憶體的ＳＰＤ規範是ＳＤＲＡＭ控制器引數配置的主要依據，在ＳＰＤ規範中定義了單面或雙面ＤＲＡＭ的詳細引數，如記憶體的大小、資料位、行列地址的寬度、邏輯Ｂａｎｋ數和物理Ｂａｎｋ等。這些資料存放在ＥＥＰＲＯＭ晶片中，詳細描述了記憶體條的各種引數。

　　存放記憶體引數的是一個兩線制的序列ＥＥＰＲＯＭ晶片，介面型別符合Ｉ２Ｃ協議。Ｉ２Ｃ協議是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的兩線制的序列資料傳輸標準，資料的讀寫透過一根時鐘線和一根資料線實現。資料傳輸有其嚴格的格式，一個數據幀由起始位、器件地址、應答位、資料地址、傳輸資料和結束位構成，可以允許多個器件分主從模式進行傳輸。其資料傳輸時序如圖１所示。主控制器讀寫資料的格式如圖２所示。

　　圖2 主控制讀寫資料的格式

　　記憶體的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ帶有２Ｋｂｉｔ的儲存空間，用於存放記憶體的配置引數，而硬體電路介面是Ｉ２Ｃ介面。要讀取記憶體引數，主控制器必須能按照Ｉ２Ｃ協議進行通訊，進行資料的讀操作。另外還需知道ＥＥＰＲＯＭ的資料存放格式及其含義。ＳＰＤ規範中對存放的資料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引數，如表１所示。使用者只需把相應地址中的值讀出來，對照規範中的說明即可知道記憶體的詳細引數。

　　表1 PC133-333配置時用到的'引數

　　位元組地址定 義PC133引數值備 注0廠商使用的位元組數80h使用了128位元組1EEPROM儲存容量08h256位元組2記憶體型別04hSDRAM3行地址位數0ch12位行地址4列地址位數09h9位列地址5排數02h兩排6資料寬度（低位元組）40h64位寬度7資料寬度（高位元組）00h 8訊號電平01hLVTTL9SDRAM最高時鐘頻率75hTclk=7.5ns10SDRAM訪問時間54hTac=5.4nc11配置型別00h不支援校驗糾錯12刷行率/型別80h15.6μs/自重新整理13最小SDRAM顆粒資料寬度08h8位16支援地猝發傳輸長度8Fh1,2,4,817邏輯bank數04h4banks18CAS延遲06hCL=2,323

　　SDRAM時鐘（2的最大指數倍）A0hTclk=10ns24SDRAM訪問時間（2的最大指數倍）60hTac=6ns34輸入資料建立時間15h1.5ns35輸入資料保持時間08h0.8ns62SPD版本號12hRev.1.2其它不詳述（見SPD規範手冊）

　　２ 卡的自動識別和配置過程

　　下面以Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＰＣ８２４ＸＣＰＵ為例介紹記憶體的識別和配置過程。ＭＰＣ８２４Ｘ是一款功能強大的嵌入式處理器，它由６０３Ｅ核１０７橋構成。１０７橋有很豐富的控制介面模組，如ＳＤＲＡＭ控制器、ＥＰＩＣ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ控制器等，很方便與外圍電路介面。嵌入式系統板中資料量很大，至少要用到２５６ＭＢ記憶體。為了方便各種廠家的記憶體型號進行混插使用，需要編寫記憶體自動識別和配置程式，把需要配置的資料從ＥＥＰＲＯＭ讀出，然後根據ＳＰＤ協議轉換成記憶體的配置引數。這個配置過程必須在系統上電後立即執行，為後面的ＲＴＯＳ執行做準備。記憶體初始化引數包括行列地址寬度、邏輯Ｂａｎｋ數、物理Ｂａｎｋ的大小。因為ＭＰＣ８２４Ｘ內有Ｉ２Ｃ控制器，所以可以直接與ＳＰＤ連線，透過軟體的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程式流程如圖３。(收集整理)

　　相關程式碼及註釋：

　　／*配置分頻係數、模組使能*／

　　ｍｐｃ１０７＿ｉ２ｃ＿ｓｔａｒｔ();

　　／*設定控制器為傳送模式*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

　　｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ );

　　／*送器件地址，置寫標誌*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ０);

　　／*等待傳輸結束*／

　　ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

　　／*送資料地址*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘ０);

　　／*等待傳輸結束*／

　　ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

　　／*再次傳送ｓｔａｒｔ位*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ, ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

　　｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＲＳＴＡ);

　　／*送器件地址，置讀標誌*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ１);

　　／*等待傳輸結束*／

　　ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

　　／*傳送應答位*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

　　｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

　　／*做一次假讀操作*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

　　／*傳送應答*／

　　ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ ｜

　　ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

　　／*讀資料*／

　　ｄａｔａ ＝ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

　　／*配置ＭＣＣＲ暫存器*／

　　ｓｙｓ１０７ＲｅｇＷｒｉｔｅ(ＭＣＣＲ＿ＡＤＤ,Ｔ＿ＤＡＴＡ);

　　其它暫存器按此順序配置。

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