arm地址空间分配与启动时地址的映射.docx

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arm地址空间分配与启动时地址的映射

s3c2440地址空间的分配

s3c2440启动过程详解

一：

地址空间的分配

1:

s3c2440是32位的，所以可以寻址4GB空间，内存（SDRAM）和端口（特殊寄存器），还有ROM都映射到同一个4G空间里.

2:

开发板上一般都用SDRAM做内存flash（nor、nand）来当做ROM。

其中nandflash没有地址线，一次至少要读一页（512B）.其他两个有地址线

3:

norflash不用来运行代码，只用来存储代码，NORflash，SDRAM可以直接运行代码）

4:

s3c2440总共有8个内存banks

6个内存bank可以当作ROM或者SRAM来使用

留下的2个bank除了当作ROM 或者SRAM，还可以用SDRAM（各种内存的读写方式不一样）

7个bank的起始地址是固定的

还有一个灵活的bank的内存地址，并且bank大小也可以改变

5:

s3c2440支持两种启动模式：

NAND和非NAND（这里是norflash）。

具体采用的方式取决于OM0、OM1两个引脚

OM[1:

0所决定的启动方式 

OM[1：

0]=00时，处理器从NANDFlash启动

OM[1：

0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

OM[1：

0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。

OM[1：

0]=11时，处理器从TestMode启动。

当从NAND启动时

cpu会自动从NANDflash中读取前4KB的数据放置在片内SRAM里（s3c2440是soc），同时把这段片内SRAM映射到nGCS0片选的空间（即0x00000000）。

cpu是从0x00000000开始执行，也就是NANDflash里的前4KB内容。

因为NANDFLASH连地址线都没有，不能直接把NAND映射到0x00000000，只好使用片内SRAM做一个载体。

通过这个载体把nandflash中大代码复制到RAM（一般是SDRAM）中去执行

当从非NANDflash启动时

norflash被映射到0x00000000地址（就是nGCS0，这里就不需要片内SRAM来辅助了，所以片内SRAM的起始地址还是0x40000000）. 然后cpu从0x00000000开始执行（也就是在Norfalsh中执行）。

总结：

Arm的启动都是从0地址开始，所不同的是地址的映射不一样。

在arm开电的时候，要想让arm知道以某种方式（地址映射方式）运行，不可能通过你写的某段程序控制，因为这时候你的程序还没启动，这时候arm会通过引脚的电平来判断。

1当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间，也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行。

2当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。

系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容考到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。

这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）

    为什么会有这两种启动方式，关键还是两种flash的不同特点造成，NOR FLASH容量小，速度快，稳定性好，输入地址，然后给出读写信号即可从数据口得到数据，适合做程序存储器。

NAND FLASH 总容量大，但是读写都需要复杂的时序，更适合做数据存储器。

这种不同就造成了NORflash可以直接连接到arm的总线并且可以运行程序，而NANDflash必须搬移到内存（SDRAM）中运行。

   在实际的开发中，一般可以把bootloader烧入到Norflash，程序运行可以通过串口交互，进行一定的操作，比如下载，调试。

这样就很可以很方便的调试你的一些代码。

Norflash中的Bootloader还可以烧录内核到Norflash等等功能。

转：

sdram,nandflash,norflash,地址分配

前三篇文章里，我分析了S3C2440与SDRAM,NORFLASH,NANDFLASH的连线。

在S3C2440开发板这个系统中，这三种存储芯片的地址是如何分配的呢？

首先看下图：

这是S3C2440的存储器地址分配图，SDARM只能接在BANK6或BANK7.从分析SDRAM接线的文章里的SDRAM接线图可以看到，SDRAM接的是ngcs6,也就是接在BANK6,因为选择的SDRAM是2片32Mbyte，总容量是64Mbyte，所以SDRAM的地址范围是

0x30000000---0x33ffffff。

S3C2440的OM0,OM1脚决定系统启动模式：

TQ2440开发板的NORFLASH是16bit数据位宽，选择从NORFLASH启动，所以OM0接VDD,OM1接VSS,从分析NORFLASH接线的文章里的接线图可以看到，NORFLASH接的是ngcs0,也就是接在BANK0.因为选择的NORFLASH是2Mbyte，所以NORFLASH的地址范围是0x00000000---0x001fffff。

上电时，程序会从Norflash中启动，ARM直接取Norflash中的指令运行。

最后来看NANDFLASH，NANDFLASH以页为单位读写，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据。

NANDFLASH是接在NANDFLASH控制器上而不是系统总线上，所以没有在8个BANK中分配地址。

如果S3C2440被配置成从NandFlash启动,S3C2440的NandFlash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,NandFlash控制器会自动的把NandFlash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,系统会从起始地址是0x00000000的内部SRAM启动。

程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在NandFlash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行。

由于NandFlash控制器从NandFlash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码（U-BOOT）剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nandflash中就会被搬运到内部RAM中执行了。

不管是从NORFLASH启动还是从NANDFLASH启动，ARM都是从0x00000000地址开始执行的。

s3c2440存储控制器和地址以及启动的理解

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1.首先应该先了解FlashROM的种类

NORFLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来。

NANDFlash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据。

通俗的说，只给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据,在一个总线完成的。

结论是：

ARM无法从NAND直接启动。

除非装载完程序，才能使用NANDFlash.

2.NandFlash的命令、地址、数据都通过I/O口发送，管脚复用，这样做做的好处是，可以明显减少NANDFLASH的管脚数目，将来如果设计者想将NANDFLASH更换为更高密度、更大容量的，也不必改动电路板。

在S3C2440中NANDFLASH的控制依靠NANDFLASH控制器。

不能够执行程序，本人总结其原因如下：

a.NANDFLASH本身是连接到了控制器上而不是系统总线上。

CPU启动后是要取指令执行的，如果是SROM、NORFLASH等之类的，CPU发个地址就可以取得指令并执行，NANDFLASH不行，因为NANDFLASH是管脚复用，它有自己的一套时序，这样CPU无法取得可以执行的代码，也就不能初始化系统了。

b.NANDFLASH是顺序存取设备，不能够被随机访问，程序就不能够分支或跳转，这样你如何去设计程序。

3.在2440中为什么可以配置成从NandFlash中启动程序？

如果S3C2440被配置成从NandFlash启动,S3C2440的NandFlash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,NandFlash控制器会自动的把NandFlash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,（此内部RAM被称为Steppingstone）并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。

这个过程不需要程序干涉。

程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在NandFlash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行（NF地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中？

）。

4.SamsungS3C2440支持NorFlash和NandFlash启动,在TQ2440上可以通过跳线设置启动方式。

主要由OM[1:

0]这两位来决定从何处启动。

具体含义如下:

OM[1:

0]所决定的启动方式

OM[1：

0]=00时，处理器从NANDFlash启动

OM[1：

0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

OM[1：

0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。

OM[1：

0]=11时，处理器从TestMode启动。

Arm的启动都是从0地址开始，所不同的是地址的映射不一样。

在arm开电的时候，要想让arm知道以某种方式（地址映射方式）运行，不可能通过你写的某段程序控制，因为这时候你的程序还没启动，这时候arm会通过引脚的电平来判断。

a.当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间（Bank0），也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行，不需要将Norflash中的内容拷贝到SDRAM中来。

b.当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。

系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容拷贝到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。

这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）

5.启动代码应该做什么？

由于NandFlash控制器从NandFlash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码（U-BOOT）剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nandflash中就会被搬运到内部RAM中执行了。

bootloader在某种意义上来说即是一个启动代码，种类有很多（viviuboot等），但是功能上无非就是完成一些初始化。

bootloader是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、初始化存储器系统等，其功能类似于PC机的BIOS.

在实际的开发中，一般可以把bootloader烧入到Norflash，程序运行可以通过串口交互，进行一定的操作，比如下载，调试。

这样就很可以很方便的调试你的一些代码。

Norflash中的Bootloader还可以烧录内核到Norflash等等功能。

6.存储控制器的作用

在2440中分了8个bank,每个bank的基地址由nCGSx来选择，每个bank都接外设之后，就可以通过存储控制器来进行地址上的选择了。

每个bank与外设的连接方式不一样，主要看外设是每次进行多少位的数据传输，如果是8位，这样CPU的地址线A0就可以直接接外设的A0，如果是16位，那么CPU的A1就该接到外设的A0,一次类推往后移位，具体原因见错位原因。

norflash接在bank0,数据线为16位。

存储控制器的特性如下：

1.大小端设置;

2.地址空间:

每个bank为128MB（总共1GB）;

3.除了bank0其余所有banks的数据位宽是可编程的（8/16/32-bit）;（bank0是16/32位）

4.总共8个memorybanks,其中6个bank是接ROM,SRAM等,其余2个bank是接ROM,SRAM,SDRAM等;

5.7个memorybank的起始地址是固定的;（发现size也是固定的,128MB）

6.1个memorybank的起始地址和大小是可灵活可变的;

7.所有banks的访问周期数是可编程的;

8.支持片外等待信号以扩充总线周期;

9.SDRAM在Powerdown模式下支持自动刷新

s3c2440对nandflash的操作

（一）

ARM9之TQ24402010-08-2811:

41:

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nandflash在对大容量的数据存储中发挥着重要的作用。

相对于norflash，它具有一些优势，但它的一个劣势是很容易产生坏块，因此在使用nandflash时，往往要利用校验算法发现坏块并标注出来，以便以后不再使用该坏块。

nandflash没有地址或数据总线，如果是8位nandflash，那么它只有8个IO口，这8个IO口用于传输命令、地址和数据。

nandflash主要以page（页）为单位进行读写，以block（块）为单位进行擦除。

每一页中又分为main区和spare区，main区用于正常数据的存储，spare区用于存储一些附加信息，如块好坏的标记、块的逻辑地址、页内数据的ECC校验和等。

      三星公司是最主要的nandflash供应商，因此在它所开发的各类处理器中，实现对nandflash的支持就不足为奇了。

s3c2440不仅具有nandflash的接口，而且还可以利用某些机制实现直接从nandflash启动并运行程序。

本文只介绍如何对nandflash实现读、写、擦除等基本操作，不涉及nandflash启动程序的问题。

      在这里，我们使用的nandflash为K9F2G08U0A，它是8位的nandflash。

不同型号的nandflash的操作会有所不同，但硬件引脚基本相同，这给产品的开发带来了便利。

因为不同型号的PCB板是一样的，只要更新一下软件就可以使用不同容量大小的nandflash。

K9F2G08U0A的一页为（2K＋64）字节（加号前面的2K表示的是main区容量，加号后面的64表示的是spare区容量），它的一块为64页，而整个设备包括了2048个块。

这样算下来一共有2112M位容量，如果只算main区容量则有256M字节（即256M×8位）。

要实现用8个IO口来要访问这么大的容量，K9F2G08U0A规定了用5个周期来实现。

第一个周期访问的地址为A0~A7；第二个周期访问的地址为A8~A11，它作用在IO0~IO3上，而此时IO4~IO7必须为低电平；第三个周期访问的地址为A12~A19；第四个周期访问的地址为A20~A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此时IO1~IO7必须为低电平。

前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。

通过分析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，如果要直接访问块，则需要从地址A18开始。

      由于所有的命令、地址和数据全部从8位IO口传输，所以nandflash定义了一个命令集来完成各种操作。

有的操作只需要一个命令（即一个周期）即可，而有的操作则需要两个命令（即两个周期）来实现。

下面的宏定义为K9F2G08U0A的常用命令：

#defineCMD_READ1                0x00             //页读命令周期1

#defineCMD_READ2                0x30             //页读命令周期2

#defineCMD_READID              0x90             //读ID命令

#defineCMD_WRITE1              0x80             //页写命令周期1

#defineCMD_WRITE2              0x10             //页写命令周期2

#defineCMD_ERASE1              0x60             //块擦除命令周期1

#defineCMD_ERASE2              0xd0             //块擦除命令周期2

#defineCMD_STATUS               0x70             //读状态命令

#defineCMD_RESET                0xff              //复位

#defineCMD_RANDOMREAD1        0x05      //随意读命令周期1

#defineCMD_RANDOMREAD2        0xE0      //随意读命令周期2

#defineCMD_RANDOMWRITE        0x85      //随意写命令

在这里，随意读命令和随意写命令可以实现在一页内任意地址地读写。

读状态命令可以实现读取设备内的状态寄存器，通过该命令可以获知写操作或擦除操作是否完成（判断第6位），以及是否成功完成（判断第0位）。

      下面介绍s3c2440的nandflash控制器。

s3c2440支持8位或16位的每页大小为256字，512字节，1K字和2K字节的nandflash，这些配置是通过系统上电后相应引脚的高低电平来实现的。

s3c2440还可以硬件产生ECC校验码，这为准确及时发现nandflash的坏块带来了方便。

nandflash控制器的主要寄存器有NFCONF（nandflash配置寄存器），NFCONT（nandflash控制寄存器），NFCMMD（nandflash命令集寄存器），NFADDR（nandflash地址集寄存器），NFDATA（nandflash数据寄存器），NFMECCD0/1（nandflash的main区ECC寄存器），NFSECCD（nandflash的spare区ECC寄存器），NFSTAT（nandflash操作状态寄存器），NFESTAT0/1（nandflash的ECC状态寄存器），NFMECC0/1（nandflash用于数据的ECC寄存器），以及NFSECC（nandflash用于IO的ECC寄存器）。

      NFCMMD，NFADDR和NFDATA分别用于传输命令，地址和数据，为了方便起见，我们可以定义一些宏定义用于完成上述操作：

#defineNF_CMD（data）              {rNFCMD =（data）;}       //传输命令

#defineNF_ADDR（addr）            {rNFADDR=（addr）;}        //传输地址

#defineNF_RDDATA（）              （rNFDATA）                        //读32位数据

#defineNF_RDDATA8（）             （rNFDATA8）                      //读8位数据

#defineNF_WRDATA（data）        {rNFDATA=（data）;}         //写32位数据

#defineNF_WRDATA8（data）      {rNFDATA8=（data）;}       //写8位数据

其中rNFDATA8的定义为（*（volatileunsignedchar*）0x4E000010）        //0x4E000010此地址是NFDATA寄存器的地址

      NFCONF主要用到了TACLS、TWRPH0、TWRPH1，这三个变量用于配置nandflash的时序。

s3c2440的数据手册没有详细说明这三个变量的具体含义，但通过它所给出的时序图，我们可以看出，TACLS为CLE/ALE有效到nWE有效之间的持续时间，TWRPH0为nWE的有效持续时间，TWRPH1为nWE无效到CLE/ALE无效之间的持续时间，这些时间都是以HCLK为单位的（本文程序中的HCLK=100MHz）。

通过查阅K9F2G08U0A的数据手册，我们可以找到并计算该nandflash与s3c2440相对应的时序：

K9F2G08U0A中的tWP与TWRPH0相对应，tCLH与TWRPH1相对应，（tCLS－tWP）与TACLS相对应。

K9F2G08U0A给出的都是最小时间，s3c2440只要满足它的最小时间即可，因此TACLS、TWRPH0、TWRPH1这三个变量取值大一些会更保险。

在这里，这三个值分别取1，2和0。

NFCONF的第0位表示的是外接的nandflash是8位IO还是16位IO，这里当然要选择8位的IO。

NFCONT寄存器是另一个需要事先初始化的寄存器。

它的第13位和第12位用于锁定配置，第8位到第10位用于nandflash的中断，第4位到第6位用于ECC的配置，第1位用于nandflash芯片的选取，第0位用于nandflash控制器的使能。

另外，为了初始化nandflash，还需要配置GPACON寄存器，使它的第17位到第22位与nandflash芯片的控制引脚相对应。

下面的程序实现了初始化nandflash控制器：

voidNF_Init（void）

{

rGPACON=（rGPACON&~（0x3f<<17））|（0x3f<<17）;           //配置芯片引脚

//TACLS=1、TWRPH0=2、TWRPH1=0，8位IO

rNFCONF=（TACLS<<12）|（TWRPH0<<8）|（TWRPH1<<4）|（0<<0）;

//非锁定，屏蔽nandflash中断，初始化ECC及锁定main区和spare区ECC，使能nandflash片选及控制器

      rNFCONT=（0<<13）|（0<<12）|（0<<10）|（0<<9）|（0<<8）|（1<<6）|（1<<5）|（1<<4）|（1<<1）|（1<<0）;

}

      为了更好地应用ECC和使能nandflash片选，我们还需要一些宏定义：

#defineNF_nFCE_L（）                       {rNFCONT&=~（1<<1）;}

#defineNF_CE_L（）                           NF_nFCE_L（）                                  //打开nandflash片选

#defineNF_nFCE_H（）