s3c2440裸机-内存控制器(二、不同位宽外设与CPU地址总线的连接)
不同位宽设备的连接
我们先看一下2440芯片手册上外设rom是如何与CPU地址总线连接的。
8bit rom与CPU地址线的连接
8bit*2 rom与CPU地址线的连接
8bit*4 rom与CPU地址线的连接
16bit rom与CPU地址线的连接
16bit*2 rom与CPU地址线的连接
从上面的图中，我们知道可以对2片位宽为8bit的外设扩展级联成1个16bit的外设，同理可用4片位宽为8bit的外设进行级联成1个32bit的外设...
从上面的图中，我们还看见一个规律:
当外设总线位宽为8bit时， 外设A0接CPU的地址总线ADDR[0],
A[1]->ADDR[1] ...A[15]->ADDR[15]
当外设总线位宽为16bit时，外设A0接CPU的地址总线ADDR[1]，
A[1]->ADDR[2] ...A[15]->ADDR[16]
当外设总线位宽为32bit时，外设A0接CPU的地址总线ADDR[2]，
A[1]->ADDR[3] ...A[15]->ADDR[17]
那么为什么要这样设计呢？
我们先看一个例子：
假设CPU执行：
MOV R0， #3
LDRB R1, [R0] @ 从内存地址为3的地方，读出一个字节
如图有8bitROM、16bitROM、32bitROM
（1）对于8bitROM ，8bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个8bit，1地址是第二个8bit;
CPU发出地址3，即A0和A1都为1，8bitROM的A0和A1收到的也都是1，
于是找到了ROM上地址为3的8bit数据,包含了我们需要的数据。
（2）对于16bitROM ，16bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个16bit，里面有两个8bit数据;
CPU发出地址3，即A0和A1都为1，16bitROM的A0和A1分别收到的是1和0，
于是找到了ROM上地址为1的16bit数据，包含了我们需要的数据，最后内存控制器再帮我们挑选出所需的8bit数据。
（3）对于32bitROM ，32bit是一次读写的最小单位，即0地址是第一个32bit，里面有四个8bit数据;
CPU发出的地址3，即A0和A1都为0，32bitROM的A0和A1收到的都是0，
于是找到了ROM上地址为0的32bit数据，包含了我们需要的数据，最后内存控制器再帮我们挑选出所需的8bit数据。
用表格更好理解：
| ROM/bit | CPU发出地址 | ROM收到地址 | ROM返回数据 | 内存控制器挑选出数据给CPU |
|---|---|---|---|---|
| 8bit(ROM) | 0b000011 | 0b000011 | 编号3的存储单元中的8数据 | 编号3的存储单元中的8数据 |
| 16bit(ROM) | 0b000011 | 0b000001 | 编号1的存储单元中的16数据 | 根据”A0=1”,挑出低8bit数据 |
| 32bit(ROM) | 0b000011 | 0b000000 | 编号0的存储单元中的32数据 | 根据”A1A0=11”,挑出最低8bit数据 |
结论：
和cpu地址总线相连的外设地址线确定了要访问外设的地址，即哪个存储单元；
然后内存控制器拿到外设存储单元中的数据后，再根据那几个错开的引脚[A1-A0]的值（CPU地址总线没接的那几个引脚的值），来挑出相应的数据给CPU。
再举一个栗子： 假如读取一个32位的数据时
MOV R0, #4
LDR R1, [R0] @去地址4，读取4字节数据
我们知道CPU发出的是32bit地址,那么
对于16bit Rom，内存控制器会给它发2次，rom也会相应的接收2次;
对于8bit Rom，内存控制器给它发4次， rom接收4次，
那么CPU怎么知道它外接的rom位宽是16bit，8bit还是多少...?
当然内存控制器知道了，配置总线位宽寄存器。 如何配置总线位宽寄存器
执行过程如下：
| ROM/bit | CPU发出地址 | ROM收到地址（内存控制器转发给rom） | ROM返回数据 | 内存控制器组装数据给CPU |
|---|---|---|---|---|
| 8bit(ROM) | 0b000100 | 0b000100 | 地址4的一个1byte数据 | 组装地址7、6、5、4数据成4字节数据 |
| 0b000101 | 地址5的一个1byte数据 | |||
| 0b000110 | 地址6的一个1byte数据 | |||
| 0b000111 | 地址7的一个1byte数据 | |||
| 16bit(ROM) | 0b000100 | 0b00010 | 地址2的一个2byte数据 | 组装地址3、2的数据成4字节数据 |
| 0b00011 | 地址3的一个2byte数据 | |||
| 32bit(ROM) | 0b000100 | 0b00001 | 地址1的一个4byte数据 | 直接返回4字节数据 |
怎样确定芯片的访问地址？
1. 根据片选信号确定基地址2. 根据芯片所接地址线确定范围
| 外设类型 | 接内存控制器的哪个片选 | 基地址 | 占用CPU的地址总线 | 地址范围(offset + size) |
|---|---|---|---|---|
| nor | nGCS0 | 0x0000,0000 | ADDR0-ADDR20 | 0x0000,0000 ~ 0x001f,ffff(2M) |
| dm9000网卡 | nGCS4 | 0x2000,0000 | ADDR0和ADDR2 | 0x2000,0000 ~ 0x2000,0005(5byte) |
| sdram | nGCS6 | 0x3000,0000 | ADDR0-ADDR25 | SDRAM的地址范围 |
这里再次提醒一下，有人发现nor没有和CPU的ADDR0相连接，sdram没有和CPU的ADDR0、ADDR1相连接。不要觉得ADDR0、ADDR1没用到，由于nor数据位宽是16bit，ADDR0是给内存控制器拆分数据用的，同样sdram数据位宽32bit，ADDR0、ADDR1也是给内存控制器拆分数据用的。这个上面已分析过，这也是什么要错位连接的原因。