利用SPD实现嵌入式系统中内存的自动识别和配置

在嵌入式系统设计中经常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和数据。这时用户可以有两种选择：一种是选用合适的内存芯片自己布线，把整个ＳＤＲＡＭ做到嵌入式系统的ＰＣＢ板上，这种方法在小系统中经常采用；另一种就是选用现成的内存条（如笔记本电脑上常用的ＤＩＭＭ内存），现成的内存条不仅容量大，而且由于用量大，价格也相对便宜。另外现成的内存条还节省了ＰＣＢ布线空间，缩小嵌入式系统的内存体积，提高系统的稳定性，方便更换和检测。笔记本内存的型号和种类很多，采购时也可能来自多个厂家。为了使各种内存条在嵌入式系统都能正常使用，就需要系统的ＢＯＯＴ程序能进行自动识别和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）规范正确读取内存参数，另外根据内存参数配置ＳＤＲＡＭ控制器。

图1 数据传输时序

１ ＳＰＤ规范及数据格式

内存的ＳＰＤ规范是ＳＤＲＡＭ控制器参数配置的主要依据，在ＳＰＤ规范中定义了单面或双面ＤＲＡＭ的详细参数，如内存的大小、数据位、行列地址的宽度、逻辑Ｂａｎｋ数和物理Ｂａｎｋ等。这些数据存放在ＥＥＰＲＯＭ芯片中，详细描述了内存条的各种参数。

存放内存参数的是一个两线制的串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，接口类型符合Ｉ２Ｃ协议。Ｉ２Ｃ协议是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的两线制的串行数据传输标准，数据的读写通过一根时钟线和一根数据线实现。数据传输有其严格的格式，一个数据帧由起始位、器件地址、应答位、数据地址、传输数据和结束位构成，可以允许多个器件分主从模式进行传输。其数据传输时序如图１所示。主控制器读写数据的格式如图２所示。

图2 主控制读写数据的格式

    内存的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ带有２Ｋｂｉｔ的存储空间，用于存放内存的配置参数，而硬件电路接口是Ｉ２Ｃ接口。要读取内存参数，主控制器必须能按照Ｉ２Ｃ协议进行通信，进行数据的读操作。另外还需知道ＥＥＰＲＯＭ的数据存放格式及其含义。ＳＰＤ规范中对存放的数据进行了详细的说明和定义。以ＰＣ１３３－３３３为例详细说明挑选配置时用到的参数，如表１所示。用户只需把相应地址中的值读出来，对照规范中的说明即可知道内存的详细参数。

表1 PC133-333配置时用到的参数

２ 卡的自动识别和配置过程

下面以Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＰＣ８２４ＸＣＰＵ为例介绍内存的识别和配置过程。ＭＰＣ８２４Ｘ是一款功能强大的嵌入式处理器，它由６０３Ｅ核１０７桥构成。１０７桥有很丰富的控制接口模块，如ＳＤＲＡＭ控制器、ＥＰＩＣ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ控制器等，很方便与外围电路接口。嵌入式系统板中数据量很大，至少要用到２５６ＭＢ内存。为了方便各种厂家的内存型号进行混插使用，需要编写内存自动识别和配置程序，把需要配置的数据从ＥＥＰＲＯＭ读出，然后根据ＳＰＤ协议转换成内存的配置参数。这个配置过程必须在系统上电后立即运行，为后面的ＲＴＯＳ运行做准备。内存初始化参数包括行列地址宽度、逻辑Ｂａｎｋ数、物理Ｂａｎｋ的大小。因为ＭＰＣ８２４Ｘ内有Ｉ２Ｃ控制器，所以可以直接与ＳＰＤ连接，通过软件的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程序流程如图３。

相关代码及注释：

／*配置分频系数、模块使能*／

ｍｐｃ１０７＿ｉ２ｃ＿ｓｔａｒｔ();

／*设置控制器为发送模式*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＴＸ );

／*送器件地址，置写标志*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ０);

／*等待传输结束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*送数据地址*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘ０);

／*等待传输结束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*再次发送ｓｔａｒｔ位*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ, ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

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

／*送器件地址，置读标志*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ, ０ｘａ１);

／*等待传输结束*／

ｉ２ｃ＿ｗａｉｔ()；

／*发送应答位*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＷｒｉｔｅ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＣＲ,ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＥＮ

｜ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＭＳＴＡ ｜ ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

／*做一次假读操作*／

ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

／*发送应答*／

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

ＭＰＣ１０７＿ＣＣＲ＿ＴＸＡＫ);

／*读数据*／

ｄａｔａ ＝ ｓｙｓＥＵＭＢＢＡＲＲｅａｄ(ＭＰＣ１０７＿Ｉ２ＣＤＲ);

／*配置ＭＣＣＲ寄存器*／

ｓｙｓ１０７ＲｅｇＷｒｉｔｅ(ＭＣＣＲ＿ＡＤＤ,Ｔ＿ＤＡＴＡ);

其它寄存器按此顺序配置。