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利用SPD實現嵌入式系統中內存的自動識別和配置

時間：2023-02-20 23:29:37 電子通信論文我要投稿

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摘要：介紹了內存的SPD規范及其硬件接口類型和數據組織結構，實現了在嵌入式系統中對不同內存的識別與配置，提高了系統的穩定性，方便更換和檢測。具體實例詳細描述了嵌入式系統中內存的自動配置過程。

關鍵詞：SPD I2C 嵌入式系統 MPC824X

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（ＳＤＲＡＭＳｅｒｉａｌＰｒｅｓｅｎｃｅＤｅｔｅｃｔＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）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

１ＳＰＤ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

字節地址定義 PC133參數值備注 0 廠商使用的字節數 80h 使用了128字節 1 EEPROM存儲容量 08h 256字節 2 內存類型 04h SDRAM 3 行地址位數 0ch 12位行地址 4 列地址位數 09h 9位列地址 5 排數 02h 兩排 6 數據寬度（低字節） 40h 64位寬度 7 數據寬度（高字節） 00h 　 8 信號電平 01h LVTTL 9 SDRAM最高時鐘頻率 75h Tclk=7.5ns 10 SDRAM訪問時間 54h Tac=5.4nc 11 配置類型 00h 不支持校驗糾錯 12 刷行率/類型 80h 15.6μs/自刷新 13 最小SDRAM顆粒數據寬度 08h 8位 16 支持地猝發傳輸長度 8Fh 1,2,4,8 17 邏輯bank數 04h 4banks 18 CAS延遲 06h CL=2,3 23 SDRAM時鐘（2的最大指數倍） A0h Tclk=10ns 24 SDRAM訪問時間（2的最大指數倍） 60h Tac=6ns 34 輸入數據建立時間 15h 1.5ns 35 輸入數據保持時間 08h 0.8ns 62 SPD版本號 12h Rev.1.2 其它不詳述（見SPD規范手冊）　　

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。(范文先生網www.baimashangsha.com收集整理)

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);