AT32讲堂039 | AT32 MCU SDRAM控制器的使用

 

SDRAM介绍

同步动态随机存储器（SDRAM）特点：

• 同步：memory工作时需要同步时钟
• 动态：存储阵列需要不断刷新
• 随机：自由指定地址读写数据
• 容量大价格便宜

SDRAM存储结构

SDRAM支持多BANK，通过指定BANK号，行地址，列地址找到目标存储单元。
图1 存储结构

SDRAM信号线

SDRAM内部框图

如下以W9825G6KH内部框图举例：图2 W9825G6KH框图

• 1时钟控制
• 2命令控制
• 3地址控制
• 4存储阵列，4个BANK
• 5数据

SDRAM常用命令表

SDRAM通过信号线上的不同状态来产生各种命令。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选择的BANK

• No-Operation表示选中当前设备，当前没有操作。
• Bank/Row active在对SDRAM进行读写时，需要先激活对应的bank和行，该命令用于选择一个bank的一行进行激活，以便接下来进行读写访问。
• Read激活的行有效之后，对列地址进行寻址，读出数据。
• Write激活的行有效之后，对列地址进行寻址，写入数据。
• Precharge预充电命令，在某一行上的读写完成之后，关闭现有的行，准备激活新行。
• Refresh刷新命令，SDRAM需要不断的刷新操作才能保存数据，根据SDRAM设备参数按照固定周期进行刷新。
• Load Mode Register加载模式寄存器，修改SDRAM设备的功能参数，burst模式，latency等。

图3 mode register

SDRAM Power On Sequence

图4 SDRAM Power On

 

AT32 SDRAM控制器

SDRAM控制器主要特点如下：
 

• 同时支持两个SDRAM设备
• 支持8位/16位数据总线宽度
• 支持13位行地址，11位列地址（最大可以支持4x16Mx16bit=128MB）
• 支持4个内部Bank
• 支持word/half word/byte访问
• 支持Burst Read，有6x32bit读FIFO缓存
• SDRAM时钟支持HCLK/2, HCLK/3, HCLK/4
• 支持低功耗模式（自刷新模式，掉电模式）

地址映射

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

I/O引脚配置

表2 SDRAM IO引脚列表

使用SDRAM IO引脚初始化如下，可根据具体使用引脚进行修改：

SDRAM读写时序

• 写SDRAM时序

读SDRAM时序

SDRAM配置

通过配置寄存器SDRAM_CTRLx来设置SDRAM设备的容量，访问方式等，详细信息可参考RM。此寄存器包括如下配置：（W9825G6KH作为示例）

• 行地址/列地址配置

行地址和列地址根据SDRAM设备地址位数进行配置，如下示例：

数据总线宽度

根据SDRAM设备支持数据总线宽度进行配置，如下示例支持16bit数据宽度：

内部区块个数

SDRAM设备支持内部bank个数：

列地址选通延迟（CAS）

SDRAM设备支持延迟：

写保护配置（WRP）

• 如果配置了写保护，在写SDRAM设备时会参数Bus error。
• XMC_SDCLK时钟分频（CLKDIV）
• BSTR（连续读）
• RD（读延时）

配置代码例程：

SDRAM时序参数配置

要正常使用SDRAM设备，需要正确配置此部分的实现参数，此参数可在SDRAM设备的datasheet中找到对应值。

配置寄存器SDRAM_TMx：

• TMRD（加载模式寄存器到激活延迟）
• TXSR（退出自刷新延迟）
• TRAS（自刷新周期）
• TRC（刷新命令到激活命令延迟）
• TWR（写命令到预充电命令延迟）
• TRP（预充电到激活命令延迟）
• TRCD（行激活到列延迟）

例TRCD：最小18ns，SDRAM时钟144MHz，一个SDRAM时钟大约为7ns，因此TRCD至少要配置为延迟3个SDRAM时钟周期。例TWR：SDRAM设备要求2个SDRAM时钟，因此配置为2

SDRAM设备对时序要求：（W9825G6KH作为示例）

配置代码例程：

SDRAM启动序列配置

• Clock enable时钟使能

预充电

设置刷新计数器

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

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

自动刷新

加载模式寄存器

SDRAM例程

SDRAM Basic此例程配置SDRAM设备之后，对SDRAM设备进行读写操作，并判断读写数据是否正确，包括如下步骤：

• GPIO初始化
• SDRAM配置

SDRAM启动序列

SDRAM读写访问

SDRAM DMA此例程配置SDRAM设备之后，使用对SDRAM设备进行读写操作，并判断读写数据是否正确，包括如下步骤：

• GPIO初始化（同SDRAM Basic）
• SDRAM配置（同SDRAM Basic）
• SDRAM启动序列（同SDRAM Basic）
• SDRAN DMA读写

关于雅特力雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器(MCU)创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM Cortex-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40°~105°）。雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。