i.MAX RT 系列之存储器映射

鸣涧

i.MAX RT 系列之存储器映射





一、前言    在《初识 i.MX RT 系列》中，我们了解了 i.MX RT 系列芯片的特点和芯片架构，本文将以 RT1060  为例介绍 i.MX RT 系列的存储器映射及它的区域功能划分，参考 NXP  《IMXRT1060RM》（参考手册）一起看，理解效果会更加。

二、存储器映射

    存储器本身不具有地址信息，它的地址是由芯片厂商或用户分配，给存储器分配地址的过程就称为存储器映射，具体见图 2.1 。如果给存储器再分配一个地址就叫存储器重映射。
  

              图 2.1  Cotex-M7 存储器应用

2.1  存储器区域功能划分

    在 4G 地址空间中， ARM 已经被分成了 8 块，并规定了用途，具体如下表格 2-1 所示，大部分块的大小都有 512MB 以上。

序号	用途	地址范围
Block 0	Code	0x0000 0000 ~ 0x1FFF FFFF (512MB)
Block 1	SRAM	0x2000 0000 ~ 0x3FFF FFFF (512MB)
Block 2	Peripheral 片上外设	0x4000 0000 ~ 0x5FFF FFFF (512MB)
Block 3	External RAM（外部RAM）	0x6000 0000 ~ 0x9FFF FFFF (1024MB)
Block 4	External device（外部设备）	0xA000 0000 ~ 0xDFFF FFFF (1024MB)
Block 5	内核私有外设内部总线	0xE000 0000 ~ 0xE003 FFFF (256KB)
Block 6	内核私有外设外部总线	0xE004 0000 ~ 0xE00F FFFF (768KB)
Block 7	系统外设	0xE010 0000 ~ 0xFFFF FFFF (511MB)

                                    
                                         表 2-1 内核划分的存储器功能分类

    在这 8 个 Block 中， Block0 、 Block1 及Block2 三个块是非常重要的。 Block0 一般采用 Flash 存储器存储程序代码， Block1 主要用于运行时的内存，一般用 SRAM 存储器，Block2 主要用于设计成片上外设，内核通过相应的地址访问片上外设。这三个 Block 具体区域的功能划分介绍如下：
   

（1）存储器Block0 内部区域功能划分

ARM 内核设计中， Block0 主要用于存储代码，在 i.MX RT1060 中，又把 Block0 细致地根据自己的芯片需求设计出具体的功能分配方案，如表 2-2 所示。

Start Address	End Address	Size	Description
1000_0000	1FFF_FFFF	256MB	Reserved
0800_0000	0FFF_FFFF	128MB	Reserved
0040_0000	07FF_FFFF	124MB	Reserved
0028_0000	003F_FFFF	1536KB	Reserved
0022_0000	0027_FFFF	384KB	ROMCP Reserved
0020_0000	0021_FFFF	128KB	ROMCP
0010_0000	001F_FFFF	1MB	ITCM Reserved
0008_0000	000F_FFFF	512KB	ITCM Reserved
0000_0000	0007_FFFF	512KB	ITCM

            
                   表 2-2  RT1060 芯片对存储器 Block0 内部区域功能划分

    首先是指令紧耦合内存（ITCM）。其中，“指令”指该内存专用于缓存指令，“紧耦合”指该内存与内核连接紧密，有非常高的访问速度。对于希望有着极高执行速度的代码，我们可以要求内核上电后把相应的代码从外部 FLASH 加载到 ITCM ，那么在运行时，代码的执行速度就不会因外部 FLASH 的访问速度而存在瓶颈。

    其次是 ROMCP ，这是一小段 ROM 空间，用于存储芯片启动时的加载代码，即 bootloader ，它负责把指令从外部存储器加载至 ITCM 。

（2）储存器Block1 内部区域功能划分

    Block1 用于设计片内的 SRAM ，也就是芯片运行时的内存，在 i.MX RT1060 芯片内部把这部分划分了两种 RAM 类型。Block1 内部区域的功能划分具体见表 2‑3。

Start Address	End Address	Size	Description
3000_0000	3FFF_FFFF	256MB	Reserved
2040_0000	2FFF_FFFF	252MB	Reserved
2030_0000	203F_FFFF	512KB	OCRAM Reserved
2028_0000	202F_FFFF	512KB	OCRAM - FlexRAM
2020_0000	2027_FFFF	512KB	OCRAM2
2010_0000	201F_FFFF	1MB	Reserved
2008_0000	200F_FFFF	512KB	DTCM Reserved
2000_0000	2007_FFFF	512KB	DTCM

            
                  表 2-3  RT1060 芯片对存储器 Block1 内部区域功能划分

    DTCM — 数据紧耦合内存，它和 ITCM 相似，有着极高的访问速度，不过它是专门用来存储程序数据的，即代码中变量的存储位置。

    OCRAM — On-chip RAM，片上内存，可以把它理解为传统 MCU 的内部 SRAM ，可用于存储指令和数据（通用）。

（3）储存器Block2 内部区域功能划分

       Block2 用于设计片内的外设，在 RT1060 芯片中，它的外设使用 5 条总线与内核进行连接，它们的地址分配情况见表格 2‑4（此处仅列出 AIPS 总线相关部分）。

Start Address	End Address	Size	Description
4200_0000	420F_FFFF	1MB	AIPS-5
4030_0000	403F_FFFF	1MB	AIPS-4
4020_0000	402F_FFFF	1MB	AIPS-3
4010_0000	401F_FFFF	1MB	AIPS-2
4000_0000	400F_FFFF	1MB	AIPS-1

           表 2-4  RT1060 芯片对存储器 Block2 内部区域功能划分

    AIPS 是 ARM IP Bus 的缩写，它一边与内核 AHB 总线连接，另一边与片上的各种外设连接， AIPS 1~5 连接了各种各样的外设，此处每条总线划分的地址范围各为 1MB ，内核根据地址可以访问相应总线下的外设，达到控制目的，下面是 AIPS-2 总线上外设的地址分配，见表 2‑5 。

                                          表 2‑5  AIPS-2 总线地址分配

  该表格的最右侧栏是挂在 AIPS-2 总线上的外设名称。本文主要介绍了 i.MX RT 系列芯片存储器映射及以 RT1060 为例介绍了存储器区域功能的划分，在下一篇博文《i.MX RT 系列之寄存器映射》中，将围绕 RT1060 探讨什么是寄存器，什么又是寄存器映射。

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【参考文献】

• 《IMXRT1060RM》：MX RT1060 Processor Reference Manual (nxp.com)
• 《MX RT库开发实战指南——基于i.MXRT1052》：[野火]i.MX RT库开发实战指南——基于i.MXRT1052 文档 (embedfire.com)