RAM存储器接口设计

SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间，数据及堆栈区。当系统启动时，处理器首先从复位地址起始处开始读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，同时，系统堆栈、用户堆栈以及运行数据也都放在SDRAM中。
1 SDRAM原理分析
本节先介绍了SDRAM的基本原理，然后介绍了一个具体SDRAM芯片HY57V641620HG的特性和引脚描述。

1.1 SDRAM介绍

DRAM是动态存储器Dynamic RAM的缩写，SDRAM是Synchronous DRAM的缩写，中文就是同步动态存储器的意思。从技术角度上讲，同步动态存储器（SDRAM）是在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑（一个状态机），利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上，它类似常规的DRAM，且也需时钟进行刷新。可以说，SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。SDRAM 的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新（充电）。由此可见，要在系统中使用SDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。SDRAM是多个Bank结构的，一般是一个Bank正在使用，其他Bank处于预充电状态，这样轮流读写和充电就不需要等待了，大大提高了存储器的访问速度。但是要实现这个功能，还必须增加对多个Bank的管理模块，控制Bank来进行预充电，所以在在多个Bank的SDRAM中，会有多根Bank的选择引脚。

1.2 HY57V641620HG的结构

HY57V641620HG是一个8MB的CMOS同步DRAM，尤其适合大容量存储和高带宽的存储场合。HY57V641620HG分为4个Bank，每个Bank大小为2MB。它所有的输入和输出是和时钟输入上升沿同步的，且电平与LVTTL相兼容。内部数据通道提高了带宽。特性如下：
l 单电源供电，电压3.0V~3.6V
l 54引脚TSOP II封装
l 所有引脚与LVTTL接口兼容
l 所有输入输出参考系统时钟
l 具有UDQM或LDQM数据屏蔽功能
l 可编程脉冲宽度和脉冲类型
l 可编程CAS#反应时间
l 自动刷新和自我刷新功能
l 64ms 内4096个自动刷新周期



1 引脚分配图
引脚描述如表所示。
表 RAM引脚描述

引脚	引脚名	描述
CLK	时钟	系统时钟输入
CKE	时钟使能	内部时钟控制信号
CS#	片选	禁止/使能除CLK、CKE和DQM的所有输入
BA0、BA1	Bank地址	选择某个Bank，00~11分别对应Bank0~Bank1
RAS#	行地址选择	RAS#为行地址选择，当为低电平时行地址单元 使能
CAS#	列地址选择	CAS#为行地址选择，当为低电平时行地址单元使能
WE#	写使能	WE#为低时，允许写操作
LDQM/UDQM	数据输入/输出屏蔽
DQ0~DQ15	数据输入/输出	输入和输出数据
VDD/VSS	电源/地	内部电路和输入缓冲电源供电
VDDQ/VSSQ	数据输出电源/地	输出缓冲电源供电
NC	未连接	不使用，悬空即可

2 接口电路与程序设计

本节讲述了HY57V641620HG SDRAM与S3C44B0X的电路连接方式和S3C44B0X上存储器控制器寄存器的设置，对于SDRAM的读写操作只需一对读写宏就能完成，最后由在一个Main函数中测试了读写操作宏的正确性。

2.1 电路连接

要在系统中使用SDRAM，要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。S3C44B0X及其他一些ARM芯片在片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可方便地与SDRAM相连接。
SDRAM连接电路图如2所示，它接在Bank6上。HY57V641620HG分成4个Bank；每个Bank的容量为1M×16位。Bank的地址由BA1和BA0决定，00对应Bank0、01对应Bankl、10对应Bank2、 11对应Bank3。在每个Bank中，分别用行地址脉冲选通RAS和列地址脉冲选通CAS进行寻址。HY57V641620HG的行地址取地址线A0~A11位，即RA0~RA11；列地址取地址线低8位，即CA0~CA7。SDRAM由S3C44B0X专用SDRAM片选信号nSCS0/nGCS6选通，地址空间为0x0C000000~0x0C7FFFFF。



2 SDRAM连接电路图

2.2 硬件和寄存器设置

由于HY57V641620HG接在Bank6上，首先应当设置BWCON寄存器的第27位~第24位，即ST6、WS6和DW6。ST6决定Bank6上的SRAM是否采用UB/LB，默认为不采用，本实例默认即可，WS6决定Bank6的等待是否使能，默认为禁止等待，本实例也默认即可。DW6时决定Bank6的数据总线宽度。根据HY57V641620HG，本实例将其配置为16位的数据总线宽度，即DW6 = 01。
BANKCON寄存器中的MT位在第四章已经介绍过，将其配置为SDRAM，即MT = 11。Trcd位设置为00，即RAS#信号到CAS#信号的延迟时间为2个时间周期。SCAN位根据HY57V641620HG芯片需设置为8位列地址线。这里还要根据处理器主频来计算刷新计数器REFRESH[10:0]位。计算公式见第四章表4-8。
BANKSIZE寄存器中的SCLKEN位可以取默认值0，也可以为1，在这取1，即减少功耗。BK76MAP位取默认值000刚好满足要求，即32MB/32MB。各寄存器参数设置如下：
;BANKCON6寄存器参数
B6_MT EQU 0x3 ;SDRAM
B6_Trcd EQU 0x0 ;2个时钟周期
B6_SCAN EQU 0x0 ;8bit
;REFRESH寄存器参数
REFEN EQU 0x1 ;刷新使能
TREFMD EQU 0x0 ;CBR/自动刷新
Trp EQU 0x0 ;2个时钟周期
Trc EQU 0x1 ;5个时钟周期
Tchr EQU 0x2 ;3个时钟周期
;REFCNT = 2048 + 1 - MCLK(MHz) * 16
REFCNT EQU 1049 ;刷新周期为16us, MCLK=64MHz 根据系统时钟计算
;SDRAM的刷新数率
;BANKSIZE寄存器参数
SCLKEN EQU 0x1 ;减少功耗
BK67MAP EQU 0x000 ;Bank6和Bank7映射关系为32MB/32MB
;MRSR寄存器参数
B6_WBL EQU 0x0 ;写脉冲长度为0
B6_TM EQU 0x00 ;模式寄存器设置
B6_CL EQU 0x010 ;CAS#延迟时间为2个时间周期
B6_BT EQU 0x0 ;序列脉冲
B6_BL EQU 0x0 ;脉冲长度为1

2.3 程序的编写

ARM处理器能自动产生刷新、读写SDRAM的时序，所以本程序比较简单，只要将字符“a”写入0x0cf00000起始的10个地址空间的RAM中，再读取出来校验即可。注意0x0c000000为SDRAM的起始地址，为保护靠近0x0c000000的运行的程序，实例进行读写的空间要取大一些，这里取0x0cf00000。程序主体如下：
#define WriteSdram(address,data) *((volatile U8 *)(address))=(U8)data //写SDRAM宏
#define ReadSdram(address) *((volatile U8 *)(address)) //读SDRAM宏
void Main(void)
{
……
UartPrintf("/n输入回车开始SDRAM读写操作");
if(UartGetch()=='/r')
{
UartPrintf("/n正在SDRAM写操作…");
j=0x0cf00000;
for(i=0;i<10;i++) //从0x0cf00000开始，写入10个‘a’
{
WriteSdram(j,'a');
j++;
}
j=0x0cf00000;
UartPrintf("/n写操作完毕，正在SDRAM读操作…");
for(i=0;i<10;i++)
{
ReadData = ReadSdram(j); //从0x0cf00000开始，读取10个‘a’
UartPrintf("/n地址%8x处读取的数据是%c", j, ReadData);
j++;
}
UartPrintf("/n操作完毕！");
}
}

2.4 程序运行结果

3 小结

介绍HY57V641620HG SRAM的操作，不像对Flash Rom操作，还需要写入命令字，对RAM的读写操作比较简单，只要在相应的地址进行普通读写就行。使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。嵌入式一般需要或大或小的RAM空间来保证程序的运行需要。