利用SPD实现嵌入式系统中内存的自动识别和配置

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。 嵌入式系统设计中，内存的选择对于系统的性能和成本至关重要。大容量的SDRAM常常被用来存储实时操作系统（RTOS）和各类数据。设计者通常面临两种选择：一是自行选取内存芯片并进行定制化的PCB布线，这种方法适用于小型系统；二是采用现成的内存条，如DIMM内存，其优点在于容量大、价格低廉，同时减少了PCB板上的布线工作，降低了系统体积，提升了稳定性，并便于检测和替换。 为了确保不同来源和类型的内存条在嵌入式系统中都能正常工作，系统启动（BOOT）程序需要具备自动识别和配置内存的能力。这一功能基于SPD（SDRAM Serial Presence Detect Specification）规范。SPD规范详细定义了内存条的各种关键参数，包括内存大小、数据位宽、行列地址宽度、逻辑Bank和物理Bank的数量等。这些参数存储在一个两线制串行EEPROM芯片中，遵循I2C（Inter-Integrated Circuit）协议进行数据交换。 I2C协议是一种由Philips公司制定的简单两线制串行通信协议，通过一条时钟线和一条数据线实现数据的读写。数据传输时序严格，包括起始位、器件地址、应答位、数据地址、传输数据以及结束位。主控制器需按照I2C协议来读取EEPROM中的内存配置参数，理解数据存储格式及其含义。例如，PC133-333内存条的配置参数通常会存储在2Kbit的EEPROM空间内，用户可以通过读取特定地址获取内存详细信息。 以MPC824X处理器为例，这是一个由603E核心和107桥组成的嵌入式处理器，其中107桥包含SDRAM控制器、EPIC、UART和I2C控制器等模块，便于与外部设备接口。在系统上电后，需要运行内存自动识别和配置程序，该程序首先配置I2C控制器，然后通过SPD协议读取EEPROM中的内存参数，转换为内存控制器所需的配置信息。内存初始化涉及的主要参数包括行列地址宽度、逻辑Bank数量和物理Bank的大小。 自动识别和配置的过程大致如下： 1. 系统启动后，启动代码初始化I2C控制器。 2. 通过I2C协议读取内存条上的SPD EEPROM。 3. 解析读取到的数据，获取内存条的型号、容量、速度等参数。 4. 根据SPD规范将这些参数转换为适合MPC824X SDRAM控制器的配置值。 5. 配置SDRAM控制器，设置相应的地址宽度、Bank数量等。 6. 完成内存初始化，系统准备好运行RTOS和其他应用程序。 通过这种方式，嵌入式系统能够灵活适应多种内存条，提高了设计的通用性和可靠性。同时，这种自动识别和配置的方法简化了系统设计，降低了调试难度，使得嵌入式系统开发更加高效。