存储器扩展连接理解(S3C2410为例)——SDRAM

由于S3C2410是32位处理器（指令一次能够操作32位数据（运算器一次可以处理32位数据）；通用寄存器多是32位寄存器；处理器内部数据通道也是32位的；处理器外部数据总线宽度通常是32位的，地址总线宽度只是代表CPU寻址范围大小，与CPU是多少位的无关，也即32位CPU的地址总线不一定是32根的，例如对于s3c2410，每一个Bank对应27根地址线，寻址能力为128MB，全部8个Bank总的寻址能力为1GB），所以为了最大限度的发挥其性能，内存最好也是32位（指数据宽度）的，（当然，在s3c2410的8个bank中，除了Bank0只能选择16/32数据位宽外，其余的7个Bank均可以单独选择8/16/32位宽的存储系统）然而市面上很少有32位宽度的单片SDRAM，所以一般都采取两片16位的SDRAM进行位扩展得到32位的SDRAM。

 

 

低16位数据SDRAM连接图

 

 

高16位数据SDRAM连接图

       由上两图可见，本系统扩展后的内存系统为16M×32Bit的（此处32Bit是指数据位宽度，而非地址位，可以理解SDRAM数据位宽度与地址线的条数无关，明白数据线和地址线的区别，对于下面地址线的连接方式的理解非常重要）。

一、A0~A12地址线

Ø        首先要明白这一点，在CPU的寻址空间中，字节（8位）是表示存储容量的唯一单位。（所以为什么对于51单片机来说，其16根地址线的寻址能力为64KB，注意：其单位是Byte—字节）

Ø        而对于上述已经进行扩展了的32位SDRAM存储系统，可以认为它的每一个存储单元都是4个字节的（单位是4个字节=1个字），因此当它的地址线A1:A0=01时，处理器上对应的地址线应为A3:A2=01（因为CPU的寻址空间是以Byte为单位的）。

Ø        正因为如此，SDRAM的A0引脚接到了S3C2410的A2地址线上。

Ø        以此类推，SDRAM的A12~A1引脚依次接到了2410的A14~A3地址线上。

Ø        可以认为将CPU地址线左移两位，即乘以4（32/8）。

Ø        同样的，对于16位数据位宽的SDRAM系统而言，需要将SDRAM的A0引脚连接到2410的A1地址线上面。

二、BA0~BA1地址线

Ø        K4S561632D是4M×16Bit×4Banks，共32MB

Ø        DRAM芯片在构造上的特点是，芯片上的地址引脚是复用的。（在存取DRAM芯片的某单元时，其操作过程是将存取的地址分两次输入到芯片中，每一次都由同一组地址线输入。两次送到芯片上去的地址分别称为行地址和列地址，它们被锁存到芯片内部的行地址锁存器和列地址锁存器中。可以想象，在芯片内部，各存储单元是按照矩阵结构排列的。行地址信号通过片内译码选择一行，列地址信号通过片内译码选择一列，这样就决定了选中的单元）。 /RAS是行地址锁存信号，该信号将行地址锁存在芯片内部的行地址锁存器中；/CAS是列地址锁存信号，该信号将列地址锁存在芯片内部的列地址锁存器中。

Ø        K4S561632D共有13根地址线（A0~A12）。行地址线为A0~A12，共13根；列地址线为A0~A8，共9根，可见K4S561632D一个Bank的存储容量为213×29=2^22=4M。（对于DRAM来说，13根地址线的最大编址空间为2^26=64M，可见此处K4S561632D还是留有余量的，其最大容量可以扩充到64M）

Ø        BA0~BA1是Bank选择地址线。Banks可以理解为一片16M×16Bit 的K4S561632D内部是由4片容量为4M的16Bit SDRAM扩展而成的，即16M×16Bit =4M×4Banks×16Bit。 BA0~BA1即为该4片SDRAM的片选信号。可见BA0~BA1代表了K4S561632D的最高位。

 

K4S561632D芯片管脚说明

 

       综上，BA0~BA1代表了SDRAM的最高地址位。因为CPU的寻址空间是以字节（Byte）为单位的，本系统SDRAM容量为16MWord=64MByte，那就需要A25~A0（64M=2^26）地址线来寻址，所以BA1~BA0地址线应该接到2410的A25~A24引脚上。

       当然，由上面分析可知，DRAM内存的地址线是行地址线与列地址线复用的，所以地址线的数目并不需要26条。

三、DQM信号

       如前所述，32位的SDRAM存储单元以4Byte为单位进行数据访问的时候，内存会忽略CPU的A1和A0地址线（事实上，2410的A1和A0地址线也根本没接到SDRAM的芯片上）。

       但是处理器如果需要访问地址偏移量为01的单个字节，就需要DQM(Data Mask)信号进行帮助，这个信号接在2410的nWEB线上。DQM信号由处理器根据当前的访问情况发出，如果当前的访问只需要低16字节，那么nWEB0和nWEB1线就会有效。

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