exynos4412内存分析（一）

学生在进行开发时，经常对内存这块有疑问，下面将使用exynos4412芯片的华清开发板(fs4412)为例作为讲解。

使用到的手册如下：

FS4412_CoreBoard_V2.pdf

FS4412-DevBoard-V5.pdf

SEC_Exynos4412_Users Manual_Ver.1.00.00.pdf

简述

exynos4412存储分下面几块：

iROM：启动镜像区，存放三星预置的程序，也叫bl0

iRAM ：内部内存区，加载通过OM选择后的启动程序，通常加载bl1、bl2

SMC：静态内存区，Static Read Only Memory Controller ，通常用于映射外部总线上设备，如网卡等，该区域被分为4个bank，每个16M(对应硬件手册xm0开头的)

SFR：特殊功能寄存器区，通常用于映射SOC内部设备，如GPIO等

DMC：动态内存区，就是我们通常意义上的内存。

ps：动态内存(由于动态内存本身不供电，需要不断供电刷新，保存数据，所以叫动态内存)(对应硬件手册xm1和xm2开头的)

硬件原理(SMC)

Exynos4412中有1个独立的SMC,分为4个bank

没有行地址和列地址，整个芯片可用内存大小：2^8bit=256/16=16Byte

外部设备片选时，只能选0或者1.

硬件原理(DMC)

Exynos4412中有两个独立的DRAM控制器，分别叫DMC0和DMC1,可以接2组不同的DDR内存。DMC0和DMC1分别支持大1.5GB的DRAM，它们都支持DDR2/DDR3和LPDDR2等，512 Mb, 1 Gb, 2 Gb, 4 Gb and 8 Gbit的内存设备，支持16/32bit的位宽。DRAM0 对应的地址是0x4000_0000~0xAFFF_FFF共1.5GB，DRAM1 对应的地址是0xA000_000~0x0000_0000共1.5GB。

4412的1GB的DRAM是由4片大小为256M*16的DDR3芯片组合而成(查看芯片型号可以得到)

芯片型号：K4B4G1646B-HYXX

第一位: K表示内存

第二位：4表示falsh类型 DRAM

第三位：B表示DDR3

第4~5位. Density(注：实际单位应该是bit，而不是Byte)，我们的是4Gbit=4G/16(数据位)=256MByte

第6~7位. organization：数据线引脚个数，我们的是16

分析完成，开发板上共有4片这样的内存芯片，总容量就是256M*4=1G

这四片DDR 芯片被分成了两两一组，组成32位数据，四片都是挂接到DMC0处

总图如下：

分解图如下(只列了一半)：

从上两图可以看出，这四片DDR 芯片被分成了两两一组，组成32位数据，四片都是挂接到DMC0处，如下：

· 左边一片16位，右边16位，组成32位数据

· 全部芯片片选挂到CS0：

· bank线数：

3路线(BA0-BA2)，有2^3组合，也就是一个芯片上，bank有8个

· 地址线

地址线数：15(A0-A14)

ps：一个芯片内存大支持：2^(bank线数+地址线)=2^33=8Gbit/16=512MByte

· 行列地址线

nRAS，nCAS：复用地址线行和列选择，同一时刻只能有一种地址线使用(不是行就是列)，我们的板子上芯片有256M(2^28)，28-3(bank)-15(行地址)=10(列地址)

· 寻址流程

这个操作顺序是，先片选，CS拉低，然后，当RAS拉低时，表示传过的是行地址，是A0-A14，15位;当CAS拉低时，表示传过来的是列地址，是A0-A9，列地址多的几位是预留的用来扩展内存，一个芯片内存多可以扩展到512M。

内存划分多个bank原因

由于DDR是不自备充电电路的，所以，每隔一段时间，内存控制器就会刷新一次电路，也就是要充一次电，如果只有一个Bank，那么结果就是在某一时刻，要么都充电，要么都不充电。

像上面这样分成了8个Bank，当我对000充电的时候，我还可以在010或是剩下的别的Bank中读取数据，这样就减小了等待的时间，不用说当电路刷新时，不能读取数据了。

exynos板子上，每个bank大小= 256M/8=32M(1个芯片上有2^3个bank)

内存计算方法

SDRAM容量计算

计算可寻址单元的数量(32位)

地址线数(管脚数)：11(A0-A10)

bank线数：2(BA0-BA1) 可以组合出2^2个 bank

大行线数=211(例如地址线的编号，11个管脚线，组合有211种)

大列线数=211(例如地址线的编号，11个管脚线，组合有211种)

一个bank中总单元数=211x 211

芯片中总单元数=(bank个数)×(一个bank中总单元数)

= 22 x 211 x 211

= 224

备注：

因为行线与列线上传输的数据是经过编码(组合方式)的，而不是直接的行号和列号，

也就是说每个bank里有213 个行和 29 个列，并非只有13行和9列。

所以要寻址的单元在第(2行线数据 )行，第( 2列线数据)列。

例如bank0，行线数据是0 0000 0010 0000，列线数据是0 0000 1000，

意思是要获取行32，列8的单元的数据，而不是行5，列3的数据。

如果行线数据是 0 0010 1101 0110，列线数据是0 0011 1010，意思是获取行726，列58的单元的数据。

例如一个32MB的SDRAM芯片中有4个Logic-bank(逻辑bank)，位宽16bit(即每个单元是16bits)，地址线13条，大行线数13，大列线数9。计算得：

一个bank的单元数= 213 x 29= 4194304(即4M)。

芯片总单元数=4Banks × 4M units = 16M units 。

芯片总位数=16M units × 16bits/per_unit = 256M bits 。

芯片总字节数=256M bits/8 = 32M Bytes 。

内存初始化流程

在三星提供的数据手册《SEC_Exynos4412_Users Manual_Ver.1.00.00》的第1046页提供给了一段关于LPDDR2-S4的初始化步骤，LPDDR2表示低功耗DDR2，DDR3的初始化过程应和这个一样，我们就按这个过程来初始化DDR3

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