flash连接cpu时,根据不同的数据宽度,比如16位的nor flash (a0-a19),处理器的地址线要(a1-a20)左移偏1位。为什么要偏1位?
从软件和cpu的角度而言,一个地址对应一个字节,就是8位数据。这是肯定的,不要怀疑这点。
对于具体器件而言,它的位宽是一定的,所谓位宽,指的是“读/写操作时,最小的数据单元”──别说最小单元是“位”,一般设备上没有单独的“位操作”,修改位时通过把整个字节、字或双字读出来、修改,再回写。
cpu的地址线(a0-a20)对应的最小数据单元是字节,即8位;
而位宽为16的nor flash的地址线(a0-a19)对应的最小数据单元是16位。
这两个怎么对应起来?
如果说外设的位宽是16,难道我们写程序时会“特意”以16位进行操作吗?不用的,我们写程序时根本不用管外设位宽是8、16还是32。
仔细想想,其实是可以想通的:既然cpu、外设nor flash的最小读/写单元已经固定,那么肯定就是cpu与nor flash之间有个中间层,它来做处理:
这个中间层被称为“memory controller”,cpu要进行读写操作时,“memory controller”根据nor flash的位宽,每次总是读/写16位数据。
以读操作为例:
cpu想进行8位操作时,它选择其中的8位返回给cpu;
cpu想进行16位操作时,它直接把这16位数据返回给cpu;
cpu想进行32位操作时,它发起2次读/写,把结果组合成32位返回给cpu。
现在的连线是:cpu的(a1-a20)接到 16位的nor flash (a0-a19),即cpu的a0不接──这说明:不管a0是0还是1,nor flash接收到的地址是一样的。
cpu发出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1时,nor flash看到的都是0bxxxxxxxxx,返回给“memory controller”的都是同一个16位数据。
再由“memory controller”选择其中的低8位或高8位给cpu。
“memory controller”会帮助我们做这些事情,举例为证:
1. 软件要读取地址0上的8位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000000的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000000
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第1个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据的低8位返回给cpu,这就是一个8位数据。
软件要读取地址1上的8位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000001的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000000
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第1个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据的高8位(注意,前面的低8位)返回给cpu,这就是一个8位数据。
软件要读取地址2上的8位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000010的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000001
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第2个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据的低8位返回给cpu,这就是一个8位数据。
软件要读取地址3上的8位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000011的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000001
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第2个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据的高8位(注意,第3点是低8位)返回给cpu,这就是一个8位数据。
软件要读取地址0和1上的16位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000000的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000000
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第1个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据返回给cpu
软件要读取地址2和3上的16位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000010的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000001
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第2个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”把这个16位数据返回给cpu
软件要读取地址0、1、2、3上的32位数据时,硬件是这样进行的:
① “memory controller”发出0b000000000000000000000的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000000
② nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第1个“最小数据单元”
③ “memory controller”读入这个16位数据
④ “memory controller”发出0b000000000000000000010的地址信号,nor flash的a0-a19线上的信号是:0b00000000000000000001
⑤ nor flash在数据总线d0~d15上提供一个16位的数据,这是nor flash中的第2个“最小数据单元”
⑥ “memory controller”读入这个16位数据
⑦ “memory controller”把两个16位的数据组合成一个32位的数据,返回给cpu。
从1~7可知:
① 对于软件而言,它不知道底下发生了什么事,它只管结果:
读取地址0的8位数据,就得到了一个8位数据;读取地址1的8位数据,就得到另一个紧挨着的8位数据
读取地址0开始的16位数据,就得到了一个16位数据;读取地址2开始的16位数据,就得到另一个紧挨着的16位数据
读取地址0开始的32位数据,就得到了一个32位数据;读取地址4开始的32位数据,就得到另一个紧挨着的32位数据
② 对于nor flash,它只按照a0-a19地址线,提供16位数据,才不管软件要的是8位、16位,还是32位呢。
③ “memory controller”完成了这些位宽之间的数据选择、合并。
所以:
外设位宽是8时,cpu的a0~axx与外设的a0~axx直接相连
外设位宽是16时,cpu的a1~axx与外设的a0~ayy直接相连,表示不管cpu的a0是0还是1,外设看到的都是同一个地址,对应16位的数据,“memory controller”对数据进行选择或组合,再提供给cpu。
外设位宽是32时,cpu的a2~axx与外设的a0~azz直接相连,表示不管cpu的a0a1是00,01,10还是11,外设看到的都是同一个地址,对应32位的数据,“memory controller”对数据进行选择或组合,再提供给cpu。
但是也不是所有位宽16bit的flash与cpu的连接 都是像上述那样错开一位的,与具体的flash芯片设计有关系,所以需要查看其datsheet,下文以芯片士通的29lv650和intel的e29f128为例进行说明
这里看来intel nor flash在位宽为16bit时(由vpen选择),把a0忽略掉了(需要查手册查证)
下面研究一下系统总线地址(cpu_addr)、宽度(bus_width)与nor flash设备总线地址(device_addr)、位度(device_width)的区别与联系:
一、对于nor flash设备来说
1、nor flash设备的位宽视芯片厂商而定,有x8、x16两总方式(虽然现在主要使用x16的方式,不过内核于启动代码里面仍然保留着对x8和x16两种方式的支持);把多片nor flash并起来使用可以扩大位宽(比如两片x8的nor flash并起来使用位宽扩大为x16)。
2、nor flash设备的总线地址(寻址)范围视具体芯片以及其采用的位宽而定:
以富士通的29lv650为例:
(29lv650的容量是8mbyte,共128个sector,每个sector的大小是64 kbyte)
1)如果选择位宽为x8,设备总线的每个地址代表了一个byte的存储单元,固其总线地址范围为8m(0x000000~0x7fffff);
2)如果选择位宽为x16,设备总线的每个地址代表了两个byte的存储单元,固其总线地址范围为4m(0x000000~0x3fffff);
再来看看intel的e29f128:
(e29f128的容量为16mbyte,共128个sector,每个sector的大小是128kbyte)
1)如果选择位宽为x8,设备总线的每个地址代表了一个byte的存储单元,固其总线地址范围为16m(0x000000~0xffffff);
2)如果选择位宽为x16,情况和富士通的29lv650不同,这时候设备的a0脚不可用,所以你不能访问到奇地址的存储单元,而只能0、2、4…地址的来访问,其总线地址范围为8m(0x000000~0xffffff的偶地址)
二、对于系统来说
以s3c2410为例,cpu总线宽度是32位,可以通过8、16、32位的总线宽度来访问nor flash设备,视设备的位宽和是否并起来使用而定:
注:
buswidth=device_width*interleave:
然而,在cpu的眼里,每一个地址代表1byte的存储单元,不像nor flash设备那样,还有byte、word之分。
三、好了,了解了系统总线地址、宽度与nor flash设备总线地址、位宽后的区别后,
现在讨论一下cpu与nor flash的接法问题(通过举例来说明):
1、对于富士通的29lv650
1)选择x8方式,cpu的a0~a22接nor flash的a0~a22
2)选择x16方式,cpu的a1~a22接nor flash的a0~a21
注意:
cpu的a1接nor flash的a0,cpu只能访问偶地址,cpu的一次操作访问了2byte大小的存储单元。
2、对于intel的e29f128
1)选择x8方式,cpu的a0~a23接nor flash的a0~a23
2)选择x16方式,由于这时候地址线a0不再有效(这点与富士通的29lv650不同),
intel e29f128的a1等价于富士通的29lv650的a0,所以系统总线a1~a23接nor flash的a1~a23
四、在cpu对nor flash寻址方面
1、对于富士通的29lv650
1)在x8模式,系统总线和nor flash总线一一对应,直接访问
2)在x16模式,nor flash的对外总线缩小一半,一个地址可寻址的存储单元由原来的1 byte变为1 word(1 sector的地址范围由原来的1<<16变为1<<15),所以我们对其进行寻址的时候,需要把所要寻址的存储单元地址>>1位
注意:
我这里说的是以byte为单位的存储单元地址
由于系统总线的a1接nor flash的a0,固系统总线地址等于nor flash总线地址<<1位12
注意:
我这里说的是nor flash的总线地址,对于x8方式以byte为单位,对于x16方式以word为单位
2、对于intel的e29f128
1)在x8模式,系统总线和nor flash总线一一对应,直接访问
2)在x16模式,nor flash总线的a0不再使用,有效的总线为a1~a23,所以我们对其寻址的时候,不必像富士通的29lv650那样需要把所要访问的存储单元地址>>1位(因为a0不再有效,等于奇地址自动被忽略,只有偶地址起作用)
同样:
由于nor flash总线的a0不起作用,系统总线的a1接nor flash的a1,所以我们只要直接给出存储单元的地址即可,不比对其进行<<1位操作(不过由于设备总线a0不起作用,所以系统只能访问到偶地址的存储单元,奇地址将会被忽略)
『本文转载自网络,凯发旗舰的版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』