利用SPD实现嵌入式系统中内存自动识别和配置

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(SDRAM Serial Presence Detect Specification)规范正确读取内存参数,另外根据内存参数配置SDRAM控制器。 　　      
　　1 SPD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。　

　

　　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。 　

　

　　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。