外设位宽为8、16、32时，CPU与外设之间地址线的连接方法

fjlyq

flash连接CPU时，根据不同的数据宽度，比如16位的NOR FLASH （A0－A19），处理器的地址线要（A1－A20）左移偏1位。为什么要偏1位？

从软件和CPU的角度而言，一个地址对应一个字节，就是8位数据。这是肯定的，不要怀疑这点。

对于具体器件而言，它的位宽是一定的，所谓位宽，指的是“读/写操作时，最小的数据单元”──别说最小单元是“位”，一般设备上没有单独的“位操作”，修改位时通过把整个字节、字或双字读出来、修改，再回写。

CPU的地址线（A0－A20）对应的最小数据单元是字节，即8位；
而位宽为16的NOR FLASH的地址线(A0－A19)对应的最小数据单元是16位。
这两个怎么对应起来？

如果说外设的位宽是16，难道我们写程序时会“特意”以16位进行操作吗？不用的，我们写程序时根本不用管外设位宽是8、16还是32。

仔细想想，其实是可以想通的：既然CPU、外设NOR FLASH的最小读/写单元已经固定，那么肯定就是CPU与NOR FLASH之间有个中间层，它来做处理：
这个中间层被称为“Memory Controller”，CPU要进行读写操作时，“Memory Controller”根据NOR FLASH的位宽，每次总是读/写16位数据。
以读操作为例：
CPU想进行8位操作时，它选择其中的8位返回给CPU；
CPU想进行16位操作时，它直接把这16位数据返回给CPU；
CPU想进行32位操作时，它发起2次读/写，把结果组合成32位返回给CPU。

现在的连线是：CPU的（A1－A20）接到 16位的NOR FLASH （A0－A19），即CPU的A0不接──这说明：不管A0是0还是1，NOR FLASH接收到的地址是一样的。
CPU发出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1时，NOR FLASH看到的都是0bxxxxxxxxx，返回给“Memory Controller”的都是同一个16位数据。
再由“Memory Controller”选择其中的低8位或高8位给CPU。

“Memory Controller”会帮助我们做这些事情，举例为证：
1. 软件要读取地址0上的8位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000000的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第1个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据的低8位返回给CPU，这就是一个8位数据。

2. 软件要读取地址1上的8位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000001的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第1个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据的高8位(注意，前面的低8位)返回给CPU，这就是一个8位数据。

3. 软件要读取地址2上的8位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000010的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第2个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据的低8位返回给CPU，这就是一个8位数据。

4. 软件要读取地址3上的8位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000011的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第2个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据的高8位(注意，第3点是低8位)返回给CPU，这就是一个8位数据。

5. 软件要读取地址0和1上的16位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000000的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第1个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据返回给CPU

6. 软件要读取地址2和3上的16位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000010的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第2个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据
④ “Memory Controller”把这个16位数据返回给CPU

7. 软件要读取地址0、1、2、3上的32位数据时，硬件是这样进行的：
① “Memory Controller”发出0b000000000000000000000的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第1个“最小数据单元”
③ “Memory Controller”读入这个16位数据

④ “Memory Controller”发出0b000000000000000000010的地址信号，NOR FLASH的A0－A19线上的信号是：0b00000000000000000001
⑤ NOR FLASH在数据总线D0～D15上提供一个16位的数据，这是NOR FLASH中的第2个“最小数据单元”
⑥ “Memory Controller”读入这个16位数据
⑦ “Memory Controller”把两个16位的数据组合成一个32位的数据，返回给CPU。

从1～7可知：
① 对于软件而言，它不知道底下发生了什么事，它只管结果：
读取地址0的8位数据，就得到了一个8位数据；读取地址1的8位数据，就得到另一个紧挨着的8位数据
读取地址0开始的16位数据，就得到了一个16位数据；读取地址2开始的16位数据，就得到另一个紧挨着的16位数据
读取地址0开始的32位数据，就得到了一个32位数据；读取地址4开始的32位数据，就得到另一个紧挨着的32位数据
② 对于NOR FLASH，它只按照A0－A19地址线，提供16位数据，才不管软件要的是8位、16位，还是32位呢。
③ “Memory Controller”完成了这些位宽之间的数据选择、合并。


所以：
外设位宽是8时，CPU的A0～AXX与外设的A0～AXX直接相连
外设位宽是16时，CPU的A1～AXX与外设的A0～AYY直接相连，表示不管CPU的A0是0还是1，外设看到的都是同一个地址，对应16位的数据，“Memory Controller”对数据进行选择或组合，再提供给CPU。
外设位宽是32时，CPU的A2～AXX与外设的A0～AZZ直接相连，表示不管CPU的A0A1是00，01，10还是11，外设看到的都是同一个地址，对应32位的数据，“Memory Controller”对数据进行选择或组合，再提供给CPU

onlyking

对头。。。。。。。。。。。。

fireman11011

顶.。。。。。。。。。

dollfacedboy

楼主不懂软件！

TIM207

看得我晕头了。。。。

dyyjun

4#不懂软件，也不懂硬件

zjc8858

看上去很专业，搞不懂[em01]

dyyjun

如果你是搞基带的或者搞驱动的这个看不懂，就有点说不过去了

dollfacedboy

以下是引用dyyjun在2009-9-11 11:23:54的发言：
如果你是搞基带的或者搞驱动的这个看不懂，就有点说不过去了

浮躁啊,感觉像马甲,给你长点知识吧!对于8位的norflash,norflash的A0是高低电平都会出现的,而对于16位的norflash,因为CPU访问每次为16位数据,所以norflash的A0一直为低电平!所以就把A0去掉,以节省管脚,从A1开始,但是命名还是从A0开始,其实还是A1-A1,这时候才出现了传说中的地址右移!另外,从软件和cpu的角度上来讲,一个地址对应的是CPU的字长;cpu的地址总线宽度是干什么用的?一个地址对应一个字节是不懂软件的人说的,是单纯的玩flash编程,玩8位单片机的人说的话!地址必须用访问方式来说话,32位的系统,软件决不会去到一个如0x00000002的地址!至于用两片16位norflash并起来时,把cpu的A0,A1空出,也是同样的道理!另外任何一个结论都必须配合具体的硬件来说!楼主根本没搞清楚问题根源!说楼主不懂软件已经很客气了!驱动工程师是要懂点操作系统才行的!

dyyjun

I am not 马甲, I am not 楼主
I totally aggree "一个地址对应的是CPU的字长",but it just means the internal bus is 32-bit
width. The flash is connected via external memory bus, and many MCU EMIs are 8-bit width, or can be
configured to work in 8-bit, 16-bit 32-bit mode. Otherwise ,it's hard to compatible with 8-bit width
peripherals. So, in some cases, you have to do it in the way like what 楼主 did.
By the way, I am a linux kernel developer and very familiar with operating system.
Thanks

dollfacedboy

Yes, you are right,that's why MCU EMI need to shift right! But you just have not clearly understand the moderator! Maybe cauz his article is too long and nonsense!I think this kind of article is more or less harmful for the junior engineer!He is talking about something else! Maybe he is a MCU engineer,and I'm sure that he know nothing about the CPU and the os!

vangao10

niubility!

kerin1

[em01][em01]