CN102103543B - 利用处理器gpio管脚扩展m模块地址空间的方法 - Google Patents

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Abstract

利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法，涉及一种扩展M模块地址空间的方法，它实现了对S3C4510B的外部I/O地址空间进行扩展的问题。其方法是：将ARM处理器外设地址中的14位地址线作为M模块地址的低位，将ARM处理器的11位GPIO作为M模块地址的高位；在驱动程序中将待访问的M模块地址按照上述规则换算成ARM处理器能够访问的GPIO地址和外设地址的组合，在驱动程序中设定有效的ARM处理器GPIO值，使上述GPIO地址有效，驱动程序访问上述外设地址即能够实现ARM处理器对待访问的M模块地址空间的访问，从而实现通过ARM处理器GPIO管脚将M模块控制器的地址线宽度扩展到25位。本发明适用于扩展M模块地址空间。

Description

利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法
技术领域
本发明涉及一种扩展M模块地址空间的方法。
背景技术
M模块是使用较为广泛的一种小背板，它的接口信号简单，支持包括快速数据传输方式在内的多种数据传输方式，有多种尺寸结构可供选择，而且还支持中断、触发等设备同步功能，非常适合仪器开发的应用。采用ARM处理器加FPGA的结构是设计M模块智能载板时经常采用的方法。而三星公司的S3C4510B是目前应用最为广泛的ARM处理器芯片之一。
尽管ARM处理器(如ARM7TDMI嵌入式处理器)的内核是32位处理器，对应的地址空间为4G字节，但是S3C4510B芯片引出的外部地址线宽度只有22位，片外扩展的SDRAM、FLASH及外设共用这22根地址线。由于S3C4510B内部没有内存管理单元(MMU)，其内存空间为固定长度的线性物理地址并有固定的划分格式。S3C4510B用于扩展外部I/O空间的地址范围由4组连续的地址段组成，每个段均为4k字，共占有16k字的地址空间。S3C4510B为外设提供用于地址译码的地址线为14根，而M模块所需内存空间最大要可达16M字节，需要24根用于译码的地址线，并且M模块控制器本身还需要一定的配置空间。因此，如果M模块控制器要达到对M模块的完整的地址访问和对自身的配置，就必须具有访问超过16M字节外部I/O空间的能力，也就是说，至少拥有25根地址译码线。若实现这个目标，必须对S3C4510B的外部I/O地址空间进行扩展。
发明内容
本发明是为了实现对S3C4510B的外部I/O地址空间进行扩展的问题，从而提供一种利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法。
利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法，它的方法为：将ARM处理器外设地址中的14位地址线作为M模块地址的低位，将ARM处理器的11位GPIO作为M模块地址的高位；
在驱动程序中将待访问的M模块地址按照上述规则换算成ARM处理器能够访问的GPIO地址和外设地址的组合，在驱动程序中设定有效的ARM处理器GPIO值，使上述GPIO地址有效，驱动程序访问上述外设地址即能够实现ARM处理器对待访问的M模块地址空间的访问，从而实现通过ARM处理器GPIO管脚将M模块控制器的地址线宽度扩展到25位。
ARM处理器是型号为S3C4510B的芯片。
有益效果：本发明实现了对S3C4510B的外部I/O地址空间进行扩展，扩展后的M模块控制器能够达到对M模块的完整的地址访问和对自身的配置。
附图说明
图1是具体实施方式中所述地址总线变换的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法，它的方法为：将ARM处理器外设地址中的14位地址线作为M模块地址的低位，将ARM处理器的11位GPIO作为M模块地址的高位；
在ARM处理器内的驱动程序中，将待访问的M模块地址换算成ARM处理器能够访问的GPIO地址和外设地址，为了保证计算的效率，GPIO地址换算方法仅采用与或和移位运算，例如，本设计中假设需要访问的地址为a(a为25)，a的低14位用S3C4510B外设空间的16K地址空间直接给出；其14到21位由S3C4510B GPIO的0到7位经计算得到(假设其值为b)；其22到24位由S3C4510B GPIO的15到17位经计算得到，则换算算法用C语言描述如下：
b＝a＞＞14；
b&＝0xff；
c＝a＞＞7；
c&＝0x38000；
return b|c；
程序返回的值即是对GPIO控制寄存器的赋值；
然后在驱动程序中设定有效的ARM处理器GPIO值，并访问ARM处理器经过计算后的外设地址即可实现ARM处理器对待访问M模块地址的访问，从而实现通过ARM处理器GPIO管脚将M模块控制器的地址线宽度扩展到25位。
ARM处理器是型号为S3C4510B的芯片。
原理：ARM7TDMI采用32位地址总线，所有的地址都可以看作字节地址，地址总线提供4GB的线性寻址空间，当发出字访问信号时，存储系统忽略低2位A[1:0]；当发出半字访问信号时，存储系统忽略低位A[0]，而实际使用的外设存储芯片有可能是按字节编址的，也有可能是按字或半字编址的，基于以上原因，某些ARM系统在与存储器接口时，地址线的连接需要错开，而S3C4510B则通过一个片内的地址总线生成部件，隐藏了该过程，用户在设计系统时，只需将S3C4510B的地址总线与存储器的地址总线一一对应连接即可(即S3C4510B的A[0]与外部存储器的A[0]对齐)。表1和图1说明了该过程，表1是地址总结的生成，图1是地址总线的变换。
表1：
Figure BDA0000047518060000031
因此，可以得到不同总线宽度下S3C4510B可访问外设地址范围，如表2所示：
表2：
Figure BDA0000047518060000032
利用GPIO(通用输入输出)管脚扩展S3C4510B外部地址空间的方法是用S3C4510B分配给外部I/O的14位地址线作为地址的低位，利用11位GPIO作为地址高位，这样，使M模块控制器的地址线宽度扩展到25位，便可满足地址空间译码的需求。这样，在驱动程序中需要把实际要访问的M模块地址换算成GPIO地址和S3C4510B访问的外设地址，在驱动中应先置有效的GPIO值，然后再访问S3C4510B经过计算后的外设地址即可实现对S3C4510B对M模块实际地址的访问。
目前，一般来说各种处理器提供给外设的地址空间是不足以满足M模块及其配置空间需求的，而S3C4510B提供给外设的地址空间就更小了，只有16K的大小，因此，如果要在M模块控制器上用S3C4510B处理器就必须对其外设空间的地址线进行扩展。本发明扩展地址线的方法仅仅是为了结合M模块应用而提出的，而非一种通用的方法，并且国内对M模块的研究工作相对较少。处理器的GPIO是处理器与外设通信的一种通道，一般用来与外设或者外部芯片进行简单数据的交互。
本发明的优点：本发明利用GPIO扩展地址空间的方法增加了软件计算的开销，单次访问M模块存储器空间时效率最低，因为此时地址为24位，处理器要进行乘法与移位运算，根据计算结果，正确设置GPIO和地址线的状态，将二者进行拼接才能得到正确的M模块地址；这种方法在对M模块I/O空间操作时效率较高。因为M模块I/O空间为0x00-0xFF，可将其映射于S3C4510B的16字的外设地址空间内，将GPIO直接置为低，便可以对其进行访问了。这种方法浪费芯片大量的GPIO口，但硬件逻辑设计比较简单。
实际应用的情况下，通常所有与M模块控制、配置、识别以及模块的状态信息等相关的寄存器都设计在其I/O空间上，而M模块存储器空间主要是用于载板与M模块间大数据量传输时的缓冲器，一般在突发和DMA传输模式下使用。利用GPIO扩展外设地址空间的方法对M模块I/O空间访问效率较高，对突发和DMA传输模式的传输效率没有影响；而且在实际设计中，芯片的GPIO脚并不紧张，加之采用复杂的硬件设计来简化软件设计是不可取的一种作法。因此，用GPIO扩展地址空间的方法是扩展M模块地址空间相对合理的一种方法。

Claims (2)

1.利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法，其特征是：它的方法为：将ARM处理器外设地址中的14位地址线作为M模块地址的低位，将ARM处理器的11位GPIO作为M模块地址的高位；
在驱动程序中将待访问的M模块地址按照上述规则换算成ARM处理器能够访问的GPIO地址和外设地址的组合，在驱动程序中设定有效的ARM处理器GPIO值，使上述GPIO地址有效，驱动程序访问上述外设地址即能够实现ARM处理器对待访问的M模块地址空间的访问，从而实现通过ARM处理器GPIO管脚将M模块的地址线宽度扩展到25位。
2.根据权利要求1所述的利用处理器GPIO管脚扩展M模块地址空间的方法，其特征在于ARM处理器是型号为S3C4510B的芯片。
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