南京师范大学物理科学与计算学院(210097) 赵 静 陈家胜

        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。
        关键词：SPD I2C 嵌入式系统 MPC824X

        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。

        相关代码及注释：
        /*配置分频系数、模块使能*/
        mpc107_i2c_start();

        /*设置控制器为发送模式*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN
        | MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_MTX);

        /*送器件地址，置写标志*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa0);

        /*等待传输结束*/
        i2c_wait();

        /*送数据地址*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0x0);

        /*等待传输结束*/
        i2c_wait();

        /*再次发送start位*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR, MPC107_CCR_MEN
        |MPC107_CCR_MSTA|MPC107_CCR_MTX|MPC107_CCR_RSTA);

        /*送器件地址，置读标志*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa1);

        /*等待传输结束*/
        i2c_wait();

        /*发送应答位*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN
        |MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_TXAK);

        /*做一次假读操作*/
        sysEUMBBARRead(MPC107_I2CDR);

        /*发送应答*/
        sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN |
        MPC107_CCR_TXAK);

        /*读数据*/
        data[i] = sysEUMBBARRead( MPC107_I2CDR);

        /*配置MCCR寄存器*/
        sys107RegWrite(MCCR_ADD,T_DATA);
        其它寄存器按此顺序配置。

参考文献

1 intel PC SDRAM Serial Presence Detect (SPD) Specification
2 24C02 datasheet
3 MPC8240 Integrated Processor User,s Manual