利用SPD实现嵌入式系统中内存的自动识别和配置

摘要：介绍了内存的SPD规范及其硬件接口类型和数据组织结构，实现了在嵌入式系统中对不同内存的识别与配置，提高了系统的稳定性，方便更换和检测。具体实例详细描述了嵌入式系统中内存的自动配置过程。

在嵌入式系统设计中经常用大容量的ＳＤＲＡＭ，存放ＲＴＯＳ和数据。这时用户可以有两种选择：一种是选用合适的内存芯片自己布线，把整个ＳＤＲＡＭ做到嵌入式系统的ＰＣＢ板上，这种方法在小系统中经常采用；另一种就是选用现成的内存条（如笔记本电脑上常用的ＤＩＭＭ内存），现成的内存条不仅容量大，而且由于用量大，价格也相对便宜。另外现成的内存条还节省了ＰＣＢ布线空间，缩小嵌入式系统的内存体积，提高系统的稳定性，方便更换和检测。笔记本内存的型号和种类很多，采购时也可能来自多个厂家。为了使各种内存条在嵌入式系统都能正常使用，就需要系统的ＢＯＯＴ程序能进行自动识别和配置，按照ＳＰＤ（ＳＤＲＡＭＳｅｒｉａｌＰｒｅｓｅｎｃｅＤｅｔｅｃｔＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）规范正确读取内存参数，另外根据内存参数配置ＳＤＲＡＭ控制器。

图1 数据传输时序

１ＳＰＤ规范及数据格式

内存的ＳＰＤ规范是ＳＤＲＡＭ控制器参数配置的主要依据，在ＳＰＤ规范中定义了单面或双面ＤＲＡＭ的详细参数，如内存的大小、数据位、行列地址的宽度、逻辑Ｂａｎｋ数和物理Ｂａｎｋ等。这些数据存放在ＥＥＰＲＯＭ芯片中，详细描述了内存条的各种参数。

存放内存参数的是一个两线制的串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，接口类型符合Ｉ２Ｃ协议。Ｉ２Ｃ协议是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司制定的两线制的串行数据传输标准，数据的读写通过一根时钟线和一根数据线实现。数据传输有其严格的格式，一个数据帧由起始位、器件地址、应答位、数据地址、传输数据和结束位构成，可以允许多个器件分主从模式进行传输。其数据传输时序如图１所示。主控制器读写数据的格式如图２所示。

图2 主控制读写数据的格式

内存的ＳＰＤ一般要求ＥＥＰＲＯＭ带有２Ｋｂｉｔ的存储空间，用于存放内存的配置参数，而硬件电路接口是Ｉ２Ｃ接口。要读取内存参数，主控制器必须能按照Ｉ２Ｃ协议进行通信，进行数据的读操作。另外还需知道ＥＥＰＲＯＭ的数据存放格式及其含义。ＳＰＤ规范中对存放的数据进行了详细的说明和定义。以ＰＣ１３３－３３３为例详细说明挑选配置时用到的参数，如表１所示。用户只需把相应地址中的值读出来，对照规范中的说明即可知道内存的详细参数。

表1 PC133-333配置时用到的参数

字节地址	定义	PC133参数值	备注
0	厂商使用的字节数	80h	使用了128字节
1	EEPROM存储容量	08h	256字节
2	内存类型	04h	SD RAM
3	行地址位数	0ch	12位行地址
4	列地址位数	09h	9位列地址
5	排数	02h	两排
6	数据宽度（低字节）	40h	64位宽度
7	数据宽度（高字节）	00h
8	信号电平	01h	LVTTL
9	SDRAM最高时钟频率	75h	Tclk=7.5ns
10	SDRAM访问时间	54h	Tac=5.4nc
11	配置类型	00h	不支持校验纠错
12	刷行率/类型	80h	15.6μs/自刷新
13	最小SDRAM颗粒数据宽度	08h	8位
16	支持地猝发传输长度	8Fh	1,2,4,8
17	逻辑bank数	04h	4banks
18	CAS延迟	06h	CL=2,3
23	SDRAM时钟（2的最大指数倍）	A0h	Tclk=10ns
24	SDRAM访问时间（2的最大指数倍）	60h	Tac=6ns
34	输入数据建立时间	15h	1.5ns
35	输入数据保持时间	08h	0.8ns
62	SPD版本号	12h	Rev.1.2
其它	不详述（见SPD规范手册）

２卡的自动识别和配置过程

下面以Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的ＭＰＣ８２４ＸＣＰＵ为例介绍内存的识别和配置过程。ＭＰＣ８２４Ｘ是一款功能强大的嵌入式处理器，它由６０３Ｅ核１０７桥构成。１０７桥有很丰富的控制接口模块，如ＳＤＲＡＭ控制器、ＥＰＩＣ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ控制器等，很方便与外围电路接口。嵌入式系统板中数据量很大，至少要用到２５６ＭＢ内存。为了方便各种厂家的内存型号进行混插使用，需要编写内存自动识别和配置程序，把需要配置的数据从ＥＥＰＲＯＭ读出，然后根据ＳＰＤ协议转换成内存的配置参数。这个配置过程必须在系统上电后立即运行，为后面的ＲＴＯＳ运行做准备。内存初始化参数包括行列地址宽度、逻辑Ｂａｎｋ数、物理Ｂａｎｋ的大小。因为ＭＰＣ８２４Ｘ内有Ｉ２Ｃ控制器，所以可以直接与ＳＰＤ连接，通过软件的初始化，配置好Ｉ２Ｃ控制器，程序流程如图３。

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