1 相关原理

DDR3内部相当于存储表格，和表格的检索相似，需要先指定 行地址(row),再指定列地址(column),这样就可以准确的找到需要的单元格。对于DDR3内存，单元格称为基本存储单元(也就是每次能从该DDR3芯片读取的最小数据)，存储表格称为逻辑bank(DDR3内存芯片都是8个bank，也就是说有8个这样的存储表格) 所以寻址的流程是先指定bank地址，再指定行地址(row)，最后指列地址(column)来确定基本存储单元，每个基本存储单元的大小等于该DDR3芯片的数据线位宽,也就是每次能从单个DDR3芯片读取的最小数据长度。

2 地址线和内存容量分析

由上文可知要寻址DDR3芯片的基本存储单元需要指定3个地址： bank地址，行地址(row),列地址(column) 下面以三星MT41J1G4，MT41J512M8，MT41J256M16进行分析 MT41J1G4 – 128 Meg x 4 x 8 banks 、MT41J512M8 – 64 Meg x 8 x 8 banks 、MT41J256M16 – 32 Meg x 16 x 8 banks 三个型号的容量都是一样，仅仅只是数据线位宽不一样，从上述扩展命名可以分析DDR3芯片的地址线数量，数据线位宽，整体容量 比如：

MT41J256M16 - 32 Meg x 16 x 8 banks 单个DDR3芯片内部有8个banks因此有3根bank地址线BA0,BA1,BA2 每个bank大小是32M16 bit = 64MB 有16根数据线即基本存储单元是16bit
每个bank有32M个基本存储单元,总共有32M8=256M个地址 从datasheet分析有15bit row地址和10bit column地址。但是芯片只提供了15根地址线，不够25根。 其实原因是行地址线RA0-RA14和列地址线CA0-CA9地址线分时共用(反正是先取行地址再取列地址)所以只需要15根地址线就可以 每个bank总共有2^15 * 2^10 = 32M个基本存储单元 ，然后每个基本单元的大小是16bit所以总大小是32M16bit8 = 4Gbit

MT41J512M8 – 64 Meg x 8 x 8 banks 单个DDR3芯片内部有8个banks因此有3根bank地址线BA0,BA1,BA2 每个bank大小是64M8bit = 64MB 有8根数据线即基本存储单元是8bit 每个bank有64M个基本存储单元,总共有64M8=512M个地址 从datasheet分析有16bit row地址和10bit column地址。但是芯片只提供了16根地址线，不够26根。 原因也是行地址线RA0-RA15和列地址线CA0-CA9地址线分时共用 所以只需要16根地址线就可以 每个bank总共有2^16* 2^10 = 64M个基本存储单元 然后每个基本单元的大小是8bit所以总大小是64M * 8bit*8 = 4Gbit

MT41J1G4 – 128 Meg x 4 x 8 banks 单个DDR3芯片内部有8个banks 每个bank大小是128M* 4bit = 64MB 有4根数据线即基本存储单元是4bit 每个bank有128M个基本存储单元,总共是128M8=1G个的地址 从datasheet分析有16bit row地址和11bit column地址 由于行地址线RA0-RA15和列地址线CA0-CA9，CA11地址线分时共用 所以只需要16根地址线就可以 每个bank总共有2^16 2^11 = 128M个基本存储单元 然后每个基本单元的大小是4bit所以总大小是128M 4bit8 = 4Gbit

注意DDR3芯片的PAGESIZE = 2^column * 数据线位宽/8 由此可知
MT41J1G4 – 128 Meg x 4 x 8 banks PAGESIZE = 2^11 * 4/8 = 1KB
MT41J512M8 – 64 Meg x 8 x 8 banks PAGESIZE = 2^10 * 8/8 = 1KB
MT41J256M16 – 32 Meg x 16 x 8 banks PAGESIZE = 2^10 * 16/8 = 2KB

3 DDR3控制器16bit/32bit概念
这儿所说的16bit/32bit指的是整个内存控制器以多长为单位进行存储，而不是单个DDR3芯片的基本存储单元
32bit表示内存控制器以32bit为单位访问内存，即给定一个内存地址。内存芯片会给内存控制器 32bit的数据到数据线上，当然该32bit数据可能不来自同一个DDR3芯片上，16bit与此类似 下面分析用两个16bit的DDR3内存如何拼成32bitDDR3 第一片16bit DDR3的BA0,BA1,BA2连接CPU的BA0, BA1, BA2

第二片16bit DDR3 的BA0,BA1,BA2连接CPU 的BA0, BA1, BA2

第一片16bit DDR3的A0_{A13连接CPU的A0}A13

第二片16bit DDR3的A0_{A13连接CPU的A0}A13

第一片16bit DDR3的D0_{D15连接CPU的D0}D15

第二片16bit DDR3的D0_{D15连接CPU的D16}D31

分析下该实例。

bank地址线是3bit所以单个16bit DDR3内部有8个bank. 行地址(row)A0~A13共14bit说明每个bank有2^14行 列地址(column)A0~A9共10bit说明每个bank有2^10列 每个bank大小是2^14 * 2^10 * 16 = 16M * 16bit = 32MB 每个bank有16M个基本存储单元,总共有16M*8=128M个地址 单个芯片总大小是 32MB * 8 = 256MB

从前面的连线可知两块16bit DDR3的BA0_BA2和D0D14是并行连接到内存控制器，所以内存控制器认为只有一块内存，访问的时候按照BA0_BA2和A0A13给出地址。两块16bit DDR3都收到了该地址，给出的反应是要么将给定地址上的2个字节读到数据线上，要么是将数据线上的两个字节写入到指定的地址。
此时内存控制认为自己成功的访问的了一块32bit的内存， 所以内存控制器每给出一个地址，将访问4个字节的数据，读取/写入。这4字节数据对应到内存控制器的D0_{D31，又分别被连接到两片DDR3芯片的D0}D15，这样32bit就被拆成了两个16bit分别去访问单个DDR3芯片的基本存储单元。

注意：尽管DDR3芯片识别的地址只有128M个，但由于内存控制器每访问一个内存地址，将访问4个字节数据，所以对于内存控制器来说，能访问的内存大小仍是512M，只不过在内存控制器将地址传给DDR3芯片时，低两位被忽略，也就是说DDR3芯片识别的地址只有128M个。
比如内存控制器访问地址0x00000000，0x00000001，0x00000002，0x00000003，但对DDR3来说，都是访问地址0x00000000。

内存映射主要讲的是如何将内存控制器管理的DDR3芯片地址空间映射到SOC芯片为DDR3预留的地址范围。比如基于ARM的SOC芯片，DDR3的预留地址一般都是0x80000000，如果没有使用内存映射，SOC去访问0x80000000地址时会造成整个系统崩溃，因为访问的地址并不存在实际的内存

DDR3控制器有两种映射模式：非交织映射和交织映射(interlave). 交织映射，即双通道内存技术，当访问在控制器A上进行时，控制器B为下一次访问做准备，数据访问在两个控制器上交替进行，从而提高DDR吞吐率。支持128byte,256byte,512byte的交织模式。如果要使用交织模式，要保证有两个内存控制器以及两个内存控制器有对称的物理内存(即两块内存大小一致；在各自的控制器上的地址映射一致)

非交织映射，即两个内存控制器的内存映射在各自的映射范围内线性递增。对于只存在1个内存控制器或者只使用1个内存控制器时则只能使用非交织的线性映射模式。

二 内存映射具体介绍

下面以DM385和DM8168来介绍内存映射 :
DM385有1个DDR控制器EMIF0支持JEDEC标准的DDR2,DDR3芯片. 当然DM385只能使用非交织映射模式 数据总线支持16bit和32bit. DM385有4个内存映射寄存器,所以最多可以映射4段地址空间 DMM_LISA_MAP__0, DMM_LISA_MAP__1, DMM_LISA_MAP__2, DMM_LISA_MAP__3 下图是该寄存器的具体介绍

SYS_ADDR: 映射到SOC系统上的物理地址, 比如需要映射到0x8000000则SYS_ADDR = 80

SYS_SIZE: 映射的内存大小,讲的是主要给系统映射了多大的内存

SDRC_INTL: 是否使用交织模式，以及使用何种交织模式映射

SDRC_MAP: 交织映射则为3，否则为1或者2

SDRC_ADDR:内存控制器的高位地址即没有映射前他的内存地址 一般都是从0x00000000开始

下面是我们DM385板卡的内存映射

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__0 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__1 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__3 0x80400100

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__4 0xB0400110

使用了两个映射寄存器，所以主要映射了两段地址空间

从上图可以看出来
第一段映射是将EMIF0的0x00000000映射到SOC系统地址0x8000000上，映射长度为256MB
第二段映射是将EMIF0的0x10000000映射到SOC系统地址0xB000000上，映射长度为256MB
下图是访问模式，线性访问物理地址

由于DM385只有一个内存控制器EMIF0所以只能非交织映射 当然对于上述映射方式可以变为如下映射

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__0 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__1 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__3 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__4 0x80500100
将EMIF0的0x00000000映射到SOC系统地址0x80000000,映射长度是512MB

DM8168内存映射

2个DDR控制器EMIF0和EMIF1,支持JEDEC标准的DDR2,DDR3芯片 DM8168支持非交织模式映射和交织模式映射 数据总线支持16bit和32bit.
DM8168有4个内存映射寄存器,所以最多可以映射4段地址空间 下面是我们DM8168板卡的内存映射

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__0 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__1 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__3 0x80640300

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__4 0xC0640320

使用了两个映射寄存器，所以主要映射了两段地址空间

从上图可知
第一段映射是将EMIF0和EMIF1的0x0000000交织映射到SOC系统的0x80000000，对于系统来说了总共映射了1GB的大小，从EMIF0映射了512MB,EMIF1映射了512MB
第二段映射是将EMIF0和EMIF1的0x2000000交织映射到SOC系统的0xC0000000，对于系统来说了总共映射了1GB的大小，从EMIF0映射了512MB,EMIF1映射了512MB
下图是访问模式，交织访问物理地址,128字节交替映射，在交织访问模式下，系统送出的物理地址在两个内存控制器上交替访问

当然也可以使用如下非交织映射

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__0 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__1 0x00

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__3 0x80600100

#define DDR3_DMM_LISA_MAP__4 0xC0600200
将EMIF0的0x00000000映射到SOC系统地址0x80000000,映射长度是1GB
将EMIF1的0x00000000映射到SOC系统地址0xC0000000,映射长度是1GB
使用下图的线性访问模式

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