利用SPD實現嵌入式系統中內存的自動識別和配置

在嵌入式系統設計中經常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和數據。這時用戶可以有兩種選擇：一種是選用合適的內存芯片自己布線，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采用；另一種就是選用現成的內存條（如筆記本電腦上常用的ＤＩＭＭ內存），現成的內存條不僅容量大，而且由于用量大，價格也相對便宜。另外現成的內存條還節省了ＰＣＢ布線空間，縮小嵌入式系統的內存體積，提高系統的穩定性，方便更換和檢測。筆記本內存的型號和種類很多，采購時也可能來自多個廠家。為了使各種內存條在嵌入式系統都能正常使用，就需要系統的ＢＯＯＴ程序能進行自動識別和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）規范正確讀取內存參數，另外根據內存參數配置ＳＤＲＡＭ控制器。

圖1 數據傳輸時序

１ ＳＰＤ規范及數據格式

內存的ＳＰＤ規范是ＳＤＲＡＭ控制器參數配置的主要依據，在ＳＰＤ規范中定義了單面或雙面ＤＲＡＭ的詳細參數，如內存的大小、數據位、行列地址的寬度、邏輯Ｂａｎｋ數和物理Ｂａｎｋ等。這些數據存放在ＥＥＰＲＯＭ芯片中，詳細描述了內存條的各種參數。

存放內存參數的是一個兩線制的串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，接口類型符合Ｉ２Ｃ協議。Ｉ２Ｃ協議是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的兩線制的串行數據傳輸標準，數據的讀寫通過一根時鐘線和一根數據線實現。數據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、數據地址、傳輸數據和結束位構成，可以允許多個器件分主從模式進行傳輸。其數據傳輸時序如圖１所示。主控制器讀寫數據的格式如圖２所示。

圖2 主控制讀寫數據的格式

    內存的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ帶有２Ｋｂｉｔ的存儲空間，用于存放內存的配置參數，而硬件電路接口是Ｉ２Ｃ接口。要讀取內存參數，主控制器必須能按照Ｉ２Ｃ協議進行通信，進行數據的讀操作。另外還需知道ＥＥＰＲＯＭ的數據存放格式及其含義。ＳＰＤ規范中對存放的數據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，如表１所示。用戶只需把相應地址中的值讀出來，對照規范中的說明即可知道內存的詳細參數。

表1 PC133-333配置時用到的參數

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。嵌入式系統板中數據量很大，至少要用到２５６ＭＢ內存。為了方便各種廠家的內存型號進行混插使用，需要編寫內存自動識別和配置程序，把需要配置的數據從ＥＥＰＲＯＭ讀出，然后根據ＳＰＤ協議轉換成內存的配置參數。這個配置過程必須在系統上電后立即運行，為后面的ＲＴＯＳ運行做準備。內存初始化參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連接，通過軟件的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程序流程如圖３。

相關代碼及注釋：

／*配置分頻系數、模塊使能*／

ｍｐｃ１０７＿ｉ２ｃ＿ｓｔａｒｔ();

／*設置控制器為發送模式*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ );

／*送器件地址，置寫標志*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ０);

／*等待傳輸結束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*送數據地址*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘ０);

／*等待傳輸結束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*再次發送ｓｔａｒｔ位*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ, ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

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

／*送器件地址，置讀標志*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ１);

／*等待傳輸結束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*發送應答位*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

／*做一次假讀操作*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

／*發送應答*／

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

ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

／*讀數據*／

ｄａｔａ ＝ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

／*配置ＭＣＣＲ寄存器*／

ｓｙｓ１０７ＲｅｇＷｒｉｔｅ(ＭＣＣＲ＿ＡＤＤ,Ｔ＿ＤＡＴＡ);

其它寄存器按此順序配置。