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iMX6Q 2GB 内存支持

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iMX6Q SABRESD 开发板的板载 DDR 内存大小为 1GB 其配套的 codebase 也只针对 1GB 内存大小适配。我们的运行平台上配备了 2GB 内存，直接使用原有 codebase 将只能使用其中一半内存空间。以下将介绍如何让系统识别并使用 2GB 内存。

系统启动过程现象

系统启动过程中可看到 U-Boot 输出如下信息:

终端输出
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U-Boot 2019.10-rc1-00134-gacda5922db-dirty (Mar 16 2020 - 15:27:54 +0800)

CPU:   Freescale i.MX6Q rev1.6 996 MHz (running at 792 MHz)
CPU:   Automotive temperature grade (-40C to 125C) at 36C
Reset cause: POR
Model: Freescale i.MX6 Quad SABRE Smart Device Board
Board: MX6-SabreSD
I2C:   ready
DRAM:  1 GiB
PMIC:  PFUZE100 ID=0x10
MMC:   FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 3

其中 DRAM: 1 GiB 这一行表示 U-Boot 识别到的内存空间大小为 1GB。

进入操作系统之后，终端执行如下命令:

终端输出
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ubuntu@arm:~$ cat /proc/meminfo
MemTotal:        1031138 kB
...

可知操作系统识别到的内存空间大小也是 1GB。

识别内存大小的过程

查看 U-Boot 源码，初始化函数 board_init_f 会执行一系列初始化操作:

u-boot/common/board_f.c
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if (initcall_run_list(init_sequence_f))
	hang();

init_sequence_f 是一个数组，所有初始化函数都放在这个数组中，其中有2个函数:

imx6q/u-boot/common/board_f.c
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static const init_fnc_t init_sequence_f[] = {
    // ...
    announce_dram_init,
    dram_init,		/* configure available RAM banks */
    // ...
}

announce_dram_init 函数只有一行代码作用是输出 DRAM:。真正需要我们关心的是 dram_init，这个函数继续调用了另一个函数 imx_ddr_size，接着往下追发现如下注释信息:

u-boot/arch/arm/mach-imx/cpu.c
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/*
 * imx_ddr_size - return size in bytes of DRAM according MMDC config
 * The MMDC MDCTL register holds the number of bits for row, col, and data
 * width and the MMDC MDMISC register holds the number of banks. Combine
 * all these bits to determine the meme size the MMDC has been configured for
 */
unsigned imx_ddr_size(void)
{
    struct esd_mmdc_regs *mem = (struct esd_mmdc_regs *)MEMCTL_BASE;
    // ...
}

可看到函数 imx_ddr_size 根据 MMDC 的配置返回内存空间大小，配置信息存储在寄存器 MMDC_MDCTL 中。

适配 2GB 内存

从前面的代码中可看到寄存器 MMDC_MDCTL 的地址在定义 MEMCTL_BASE 中，接着查看 MEMCTL_BASE 的定义，可得到如下信息:

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MEMCTL_BASE
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 v
MMDC_P0_BASE_ADDR
 |
 v
AIPS2_OFF_BASE_ADDR + 0x30000
 |
 v
ATZ2_BASE_ADDR + 0x80000 + 0x30000
 |
 v
AIPS2_ARB_BASE_ADDR + 0x80000 + 0x30000
 |
 v
0x02100000 + 0x80000 + 0x30000 = 0x021b0000

所以 MMDC_MDCTL 寄存器地址为 0x021b0000。此处代码是从寄存器中读取配置的值，那么一定会有其他的代码去配置这个寄存器的值，继续查找可发现:

u-boot/board/freescale/mx6sabresd/mx6sabresd.c
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static int mx6q_dcd_table[] = {
    //...
    0x021b0040, 0x00000027,
    0x021b0000, 0x831A0000,
    //...
}

原始 codebase 中向寄存器 MMDC_MDCTL 配置了值 0x831A0000 以及向寄存器 MMDC_MDASP 配置了值 0x00000027。

接着从 iMX6Q 芯片参考手册中可查到寄存器 MMDC_MDCTL 数据位的分配:

寄存器 MMDC_MDCTL

从而得知原始代码中，寄存器 MMDC_MDCTL 配置的含义为：

  • 使能 CS0
  • 关闭 CS1
  • 行地址宽度 14bit
  • 列地址宽度 10bit
  • burst 长度 8
  • 数据总线大小 64bit

我们运行平台上的内存芯片和 iMX6Q SABRESD 开发板上的内存芯片是一样的封装，只是容量是后者的2倍，也就是行地址宽度多了1bit，所以将 MMDC_MDCTL 寄存器的值配置为 0x841A0000。

对于寄存器 MMDC_MDASP，芯片手册中描述如下:

MMDCx_MDASP[CS0_END] should be set to DDR_CS_SIZE/32MB + 0x7 (DDR base address begins at 0x10000000)

Freescalei.MX 6Dual/6Quad Applications Processor Reference Manual

所以寄存器 MMDC_MDASP 的值应该配置为 内存大小/32MB + 0x7 也就是 0x00000047，最后配置如下:

u-boot/board/freescale/mx6sabresd/mx6sabresd.c
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static int mx6q_dcd_table[] = {
    //...
    0x021b0040, 0x00000047,
    0x021b0000, 0x841A0000,
    //...
}

设备树修改

将 U-Boot 以及内核设备树与内存大小相关的地方修改为 2GB:

u-boot/arch/arm/dts/imx6qdl-sabresd.dtsi
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memory@10000000 {
    reg = <0x10000000 0x80000000>;
};

最后，将以上修改保存到设备中，启动系统之后可以看到 U-Boot 以及操作系统均识别到 2GB 内存空间。

总结

本文介绍了 U-Boot 在启动时识别内存大小的过程，以及 iMX6Q 关于内存信息的几个寄存器的配置，最终实现让系统平台识别并且使用 2GB 内存空间。

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