在M6442核心板上使用GPMC总线扩展
本文介绍了m6442核心板gpmc 总线的基本概念、功能特点、配置方法、使用注意事项以及应用案例。gpmc 是一种并行总线接口，可实现与多种外部设备的高速、灵活、可靠的数据通信。
m6442核心板简介
m6442核心板 是我们基于 ti 公司 am64x sitara处理器开发的工控核心板，旨在满足工业4.0嵌入式产品的复杂处理需求。核心板默认搭配1gb ddr4内存和4gb emmc存储，型号为m6442-1gf4gli-t。核心板板载cpu集成了两个 1.0 ghz的arm cortex-a53 、四个 800 mhz的arm cortex-r5f ，以及一个400 mhz的arm cortex-m4f，能同时满足高级应用处理和实时控制的需求，提供更全面的功能和性能。m6442-ev-board是我们基于m6442核心板开发的评估底板。m6442-ev-board评估底板集成了大量的外设和接口资源，如图 1所示，其中有1个m.2接口用于评估5g模块、1个sim卡座、3路千兆以太网接口、1路调试接口、1路can接口、1路rs232接口、1路rs485接口、1路gpmc接口、1路扩展io接口（包含4路pwm、8路adc、4路spi、3路uart、3路i2c、8路gpio）、1个tf卡座、1个jtag座，可用于工业网关、运动控制、工厂自动化等应用场合。
图1 m6442-ev-board接口示意图
gpmc 的基本概念
gpmc (general-purpose memory controller)是ti公司专用的通用外部存储器控制器接口，支持多达 8 个芯片选择信号，可连接多达 8 个不同的外部设备，例如大容量 nand flash 或 nor flash闪存设备、 fpga 或 cpld 专用集成电路设备等。
gpmc架构如图2所示：
图2 gpmc架构示意图
gpmc 的主要信号线包括：
gpmc_a[25:0]：地址线，用于传输地址信息或命令信息。
gpmc_ad[15:0]：数据线，用于传输数据信息。
gpmc_advn_ale：地址有效信号，用于指示地址信息或命令信息的有效性。
gpmc_oen_ren：输出使能/读使能信号，用于控制输出或读取操作。
gpmc_wen：写使能信号，用于控制写入操作。
gpmc_cs[7:0]：芯片选择信号，用于选择不同的外部设备。
gpmc_clk：时钟信号，用于同步访问操作。
gpmc_wait[3:0]：等待信号，用于指示外部设备的就绪状态。
gpmc 的功能特点
1. 高速率
gpmc总线的速率取决于不同的配置和工作模式，但一般来说，它可以达到100mb/s以上的速率，实际应用中通过配置gpmc接口的时序参数和不同工作模式，速率可超过100mb/s。
2. 灵活的连接和配置方式
支持多种外部设备类型，如异步 sram、nor flash、nand flash、fpga 等，可实现与不同的存储器或逻辑设备的通信。支持多种访问模式，如同步、异步、突发等，可根据外部设备的性能和时序要求进行选择和配置。支持多种时钟源，如系统时钟、外部时钟或自适应时钟，可根据外部设备的速度要求进行选择和配置。3. 高可靠性
支持地址/数据复用模式，可减少引脚数目和布线复杂度，提高系统集成度和可靠性。
支持预取引擎，可实现高速数据传输和缓冲管理，提高系统性能和效率。
支持 ecc 引擎，可实现数据校验和纠错功能，提高系统可靠性和安全性。
gpmc的配置方法
选择外部存储器设备。首先确定需连接的外部存储器设备的类型，例如 nor flash、nand flash 或 sram。
配置 gpmc 寄存器。需根据外部存储器的规格和需求来配置总线时序、片选信号、数据位宽、时钟频率等。配置时序参数。外部存储器的访问需要精确的时序参数，包括数据保持时间、时钟周期等，这些参数需根据存储器厂商提供的规格书或数据手册进行配置。配置中断和片选信号。配置中断信号以及外部存储器的片选信号，以便在存储器操作完成时通知处理器。初始化和测试。配置完毕后，进行初始化并测试存储器的访问，确保存储器可以正确读写并且时序参数符合要求。
gpmc 的使用注意事项
1. 根据外部存储器设备的类型和特性，选择合适的 gpmc 模式、时序和地址空间。
gpmc 模式主要有以下几种：
数据突发模式，一次寻址多次数据传输，适用于同步通信。单一访问模式，一次寻址一次数据传输，适用于异步通信。复用访问模式，地址线和数据线复用，适用于异步通信。
2. 配置好 gpmc 寄存器后，检查是否有冲突或错误，如地址重叠、时序不匹配等。地址重叠是指不同的片选信号对应的地址空间有重叠部分，导致访问冲突或混乱。3. 访问 gpmc 总线时，遵循外部存储器设备的协议和命令，如读写控制、状态检测等。例如，nand flash设备通常需要发送命令和地址来读取或写入数据。4. 使用 gpmc 总线时，注意保护数据的完整性和安全性，如添加校验码、加密等。
gpmc的应用案例zmc600e ethercat主站控制器 是我们基于m6442核心板和fpga开发的工控产品，其专门为实时处理和通信与应用处理的工业应用而构建。m6442核心板与fpga之间的gpmc总线连接方式如图3所示。
图3 m6442核心板与fpga通过gpmc连接的示意图
近百年历史的无人驾驶，有名的车和技术都有哪些？
数字化赋能TPM：开启智能生产新篇章
全自动生化分析仪的设计
智慧交通成交通领域减碳关键
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在M6442核心板上使用GPMC总线扩展
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第二季度全球芯片销售创新高，暴涨20%以上
贴片电解电容损坏的原因和判断方法
变频调速技术在风机、泵类节能分析中的应用
荣耀8X评测 性价比极高的千元全面屏
如何进一步加快自动驾驶的产业化进程?
GAN之父Ian Goodfellow离职谷歌跳槽苹果
RF电路板分区设计的各种问题分析
为什么激光电视将会取代掉液晶电视
如何实现简化和加快设计的小尺寸集成解决方案
基于DM-V112型视频服务器的一种宾馆真视频点播系统?
非接触精密洁净设备在芯片领域的应用包括以下方面：
回流焊氧气过程控制的新方式
全球首款智能手机用NFC键盘
m6442核心板简介
m6442核心板 是我们基于 ti 公司 am64x sitara处理器开发的工控核心板，旨在满足工业4.0嵌入式产品的复杂处理需求。核心板默认搭配1gb ddr4内存和4gb emmc存储，型号为m6442-1gf4gli-t。核心板板载cpu集成了两个 1.0 ghz的arm cortex-a53 、四个 800 mhz的arm cortex-r5f ，以及一个400 mhz的arm cortex-m4f，能同时满足高级应用处理和实时控制的需求，提供更全面的功能和性能。m6442-ev-board是我们基于m6442核心板开发的评估底板。m6442-ev-board评估底板集成了大量的外设和接口资源，如图 1所示，其中有1个m.2接口用于评估5g模块、1个sim卡座、3路千兆以太网接口、1路调试接口、1路can接口、1路rs232接口、1路rs485接口、1路gpmc接口、1路扩展io接口（包含4路pwm、8路adc、4路spi、3路uart、3路i2c、8路gpio）、1个tf卡座、1个jtag座，可用于工业网关、运动控制、工厂自动化等应用场合。
图1 m6442-ev-board接口示意图
gpmc 的基本概念
gpmc (general-purpose memory controller)是ti公司专用的通用外部存储器控制器接口，支持多达 8 个芯片选择信号，可连接多达 8 个不同的外部设备，例如大容量 nand flash 或 nor flash闪存设备、 fpga 或 cpld 专用集成电路设备等。
gpmc架构如图2所示：
图2 gpmc架构示意图
gpmc 的主要信号线包括：
gpmc_a[25:0]：地址线，用于传输地址信息或命令信息。
gpmc_ad[15:0]：数据线，用于传输数据信息。
gpmc_advn_ale：地址有效信号，用于指示地址信息或命令信息的有效性。
gpmc_oen_ren：输出使能/读使能信号，用于控制输出或读取操作。
gpmc_wen：写使能信号，用于控制写入操作。
gpmc_cs[7:0]：芯片选择信号，用于选择不同的外部设备。
gpmc_clk：时钟信号，用于同步访问操作。
gpmc_wait[3:0]：等待信号，用于指示外部设备的就绪状态。
gpmc 的功能特点
1. 高速率
gpmc总线的速率取决于不同的配置和工作模式，但一般来说，它可以达到100mb/s以上的速率，实际应用中通过配置gpmc接口的时序参数和不同工作模式，速率可超过100mb/s。
2. 灵活的连接和配置方式
支持多种外部设备类型，如异步 sram、nor flash、nand flash、fpga 等，可实现与不同的存储器或逻辑设备的通信。支持多种访问模式，如同步、异步、突发等，可根据外部设备的性能和时序要求进行选择和配置。支持多种时钟源，如系统时钟、外部时钟或自适应时钟，可根据外部设备的速度要求进行选择和配置。3. 高可靠性
支持地址/数据复用模式，可减少引脚数目和布线复杂度，提高系统集成度和可靠性。
支持预取引擎，可实现高速数据传输和缓冲管理，提高系统性能和效率。
支持 ecc 引擎，可实现数据校验和纠错功能，提高系统可靠性和安全性。
gpmc的配置方法
选择外部存储器设备。首先确定需连接的外部存储器设备的类型，例如 nor flash、nand flash 或 sram。
配置 gpmc 寄存器。需根据外部存储器的规格和需求来配置总线时序、片选信号、数据位宽、时钟频率等。配置时序参数。外部存储器的访问需要精确的时序参数，包括数据保持时间、时钟周期等，这些参数需根据存储器厂商提供的规格书或数据手册进行配置。配置中断和片选信号。配置中断信号以及外部存储器的片选信号，以便在存储器操作完成时通知处理器。初始化和测试。配置完毕后，进行初始化并测试存储器的访问，确保存储器可以正确读写并且时序参数符合要求。
gpmc 的使用注意事项
1. 根据外部存储器设备的类型和特性，选择合适的 gpmc 模式、时序和地址空间。
gpmc 模式主要有以下几种：
数据突发模式，一次寻址多次数据传输，适用于同步通信。单一访问模式，一次寻址一次数据传输，适用于异步通信。复用访问模式，地址线和数据线复用，适用于异步通信。
2. 配置好 gpmc 寄存器后，检查是否有冲突或错误，如地址重叠、时序不匹配等。地址重叠是指不同的片选信号对应的地址空间有重叠部分，导致访问冲突或混乱。3. 访问 gpmc 总线时，遵循外部存储器设备的协议和命令，如读写控制、状态检测等。例如，nand flash设备通常需要发送命令和地址来读取或写入数据。4. 使用 gpmc 总线时，注意保护数据的完整性和安全性，如添加校验码、加密等。
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图3 m6442核心板与fpga通过gpmc连接的示意图
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全球首款智能手机用NFC键盘