AT32講堂039 | AT32 MCU SDRAM控制器的使用

SDRAM介紹

同步動態(tài)隨機(jī)存儲器（SDRAM）特點(diǎn)：

• 同步：memory工作時(shí)需要同步時(shí)鐘
• 動態(tài)：存儲陣列需要不斷刷新
• 隨機(jī)：自由指定地址讀寫數(shù)據(jù)
• 容量大價(jià)格便宜

SDRAM存儲結(jié)構(gòu)

SDRAM支持多BANK，通過指定BANK號，行地址，列地址找到目標(biāo)存儲單元。
圖1 存儲結(jié)構(gòu)

SDRAM信號線

SDRAM內(nèi)部框圖

如下以W9825G6KH內(nèi)部框圖舉例：圖2 W9825G6KH框圖

• 1時(shí)鐘控制
• 2命令控制
• 3地址控制
• 4存儲陣列，4個(gè)BANK
• 5數(shù)據(jù)

SDRAM常用命令表

SDRAM通過信號線上的不同狀態(tài)來產(chǎn)生各種命令。表1 SDRAM命令表注意：L=Low Level H=High Level X=don't CareA10=H表示Precharge all bank，A10=L表示Precharge選擇的BANK

• No-Operation表示選中當(dāng)前設(shè)備，當(dāng)前沒有操作。
• Bank/Row active在對SDRAM進(jìn)行讀寫時(shí)，需要先激活對應(yīng)的bank和行，該命令用于選擇一個(gè)bank的一行進(jìn)行激活，以便接下來進(jìn)行讀寫訪問。
• Read激活的行有效之后，對列地址進(jìn)行尋址，讀出數(shù)據(jù)。
• Write激活的行有效之后，對列地址進(jìn)行尋址，寫入數(shù)據(jù)。
• Precharge預(yù)充電命令，在某一行上的讀寫完成之后，關(guān)閉現(xiàn)有的行，準(zhǔn)備激活新行。
• Refresh刷新命令，SDRAM需要不斷的刷新操作才能保存數(shù)據(jù)，根據(jù)SDRAM設(shè)備參數(shù)按照固定周期進(jìn)行刷新。
• Load Mode Register加載模式寄存器，修改SDRAM設(shè)備的功能參數(shù)，burst模式，latency等。

圖3 mode register

SDRAM Power On Sequence

圖4 SDRAM Power On

AT32 SDRAM控制器

SDRAM控制器主要特點(diǎn)如下：

• 同時(shí)支持兩個(gè)SDRAM設(shè)備
• 支持8位/16位數(shù)據(jù)總線寬度
• 支持13位行地址，11位列地址（最大可以支持4x16Mx16bit=128MB）
• 支持4個(gè)內(nèi)部Bank
• 支持word/half word/byte訪問
• 支持Burst Read，有6x32bit讀FIFO緩存
• SDRAM時(shí)鐘支持HCLK/2, HCLK/3, HCLK/4
• 支持低功耗模式（自刷新模式，掉電模式）

地址映射

圖5 SDRAM地址映射SDRAM Device1起始地址：0xC0000000SDRAM Device2起始地址：0xD0000000

I/O引腳配置

表2 SDRAM IO引腳列表

使用SDRAM IO引腳初始化如下，可根據(jù)具體使用引腳進(jìn)行修改：

SDRAM讀寫時(shí)序

• 寫SDRAM時(shí)序

讀SDRAM時(shí)序

SDRAM配置

通過配置寄存器SDRAM_CTRLx來設(shè)置SDRAM設(shè)備的容量，訪問方式等，詳細(xì)信息可參考RM。此寄存器包括如下配置：（W9825G6KH作為示例）

• 行地址/列地址配置

行地址和列地址根據(jù)SDRAM設(shè)備地址位數(shù)進(jìn)行配置，如下示例：

數(shù)據(jù)總線寬度

根據(jù)SDRAM設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)總線寬度進(jìn)行配置，如下示例支持16bit數(shù)據(jù)寬度：

內(nèi)部區(qū)塊個(gè)數(shù)

SDRAM設(shè)備支持內(nèi)部bank個(gè)數(shù)：

列地址選通延遲（CAS）

SDRAM設(shè)備支持延遲：

寫保護(hù)配置（WRP）

• 如果配置了寫保護(hù)，在寫SDRAM設(shè)備時(shí)會參數(shù)Bus error。
• XMC_SDCLK時(shí)鐘分頻（CLKDIV）
• BSTR（連續(xù)讀）
• RD（讀延時(shí)）

配置代碼例程：

SDRAM時(shí)序參數(shù)配置

要正常使用SDRAM設(shè)備，需要正確配置此部分的實(shí)現(xiàn)參數(shù)，此參數(shù)可在SDRAM設(shè)備的datasheet中找到對應(yīng)值。

配置寄存器SDRAM_TMx：

• TMRD（加載模式寄存器到激活延遲）
• TXSR（退出自刷新延遲）
• TRAS（自刷新周期）
• TRC（刷新命令到激活命令延遲）
• TWR（寫命令到預(yù)充電命令延遲）
• TRP（預(yù)充電到激活命令延遲）
• TRCD（行激活到列延遲）

例TRCD：最小18ns，SDRAM時(shí)鐘144MHz，一個(gè)SDRAM時(shí)鐘大約為7ns，因此TRCD至少要配置為延遲3個(gè)SDRAM時(shí)鐘周期。例TWR：SDRAM設(shè)備要求2個(gè)SDRAM時(shí)鐘，因此配置為2

SDRAM設(shè)備對時(shí)序要求：（W9825G6KH作為示例）

配置代碼例程：

SDRAM啟動序列配置

• Clock enable時(shí)鐘使能

預(yù)充電

設(shè)置刷新計(jì)數(shù)器

計(jì)算方法：counter=（SDRAM resfresh period / number of rows）-20；

刷新速率=64ms/8K=7.8125us；counter=7.8125us*144MHz–20=1105；

自動刷新

加載模式寄存器

SDRAM例程

SDRAM Basic此例程配置SDRAM設(shè)備之后，對SDRAM設(shè)備進(jìn)行讀寫操作，并判斷讀寫數(shù)據(jù)是否正確，包括如下步驟：

• GPIO初始化
• SDRAM配置

SDRAM啟動序列

SDRAM讀寫訪問

SDRAM DMA此例程配置SDRAM設(shè)備之后，使用對SDRAM設(shè)備進(jìn)行讀寫操作，并判斷讀寫數(shù)據(jù)是否正確，包括如下步驟：

• GPIO初始化（同SDRAM Basic）
• SDRAM配置（同SDRAM Basic）
• SDRAM啟動序列（同SDRAM Basic）
• SDRAN DMA讀寫

關(guān)于雅特力雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推動全球市場32位微控制器(MCU)創(chuàng)新趨勢的芯片設(shè)計(jì)公司，專注于ARM Cortex-M4/M0+的32位微控制器研發(fā)與創(chuàng)新，全系列采用55nm先進(jìn)工藝及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核，締造M4業(yè)界最高主頻288MHz運(yùn)算效能，并支持工業(yè)級別芯片工作溫度范圍（-40°~105°）。雅特力目前已累積相當(dāng)多元的終端產(chǎn)品成功案例：如微型打印機(jī)、掃地機(jī)、光流無人機(jī)、熱成像儀、激光雷達(dá)、工業(yè)縫紉機(jī)、伺服驅(qū)控、電競周邊市場、斷路器、ADAS、T-BOX、數(shù)字電源、電動工具等終端設(shè)備應(yīng)用，廣泛地覆蓋5G、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)、商務(wù)及工控等領(lǐng)域。