arm與flash連接錯位的原因

有不少人問(wèn)到：
flash連接CPU時(shí)，根據不同的數據寬度，比如16位的NOR FLASH （A0－A19），處理器的地址線(xiàn)要（A1－A20）左移偏1位。為什么要偏1位？

從軟件和CPU的角度而言，一個(gè)地址對應一個(gè)字節，就是8位數據。這是肯定的，不要懷疑這點(diǎn)。

對于具體器件而言，它的位寬是一定的，所謂位寬，指的是“讀/寫(xiě)操作時(shí)，最小的數據單元”──別說(shuō)最小單元是“位”，一般設備上沒(méi)有單獨的“位操作”，修改位時(shí)通過(guò)把整個(gè)字節、字或雙字讀出來(lái)、修改，再回寫(xiě)。

CPU的地址線(xiàn)（A0－A20）對應的最小數據單元是字節，即8位；
而位寬為16的NOR FLASH的地址線(xiàn)(A0－A19)對應的最小數據單元是16位。
這兩個(gè)怎么對應起來(lái)？

如果說(shuō)外設的位寬是16，難道我們寫(xiě)程序時(shí)會(huì )“特意”以16位進(jìn)行操作嗎？不用的，我們寫(xiě)程序時(shí)根本不用管外設位寬是8、16還是32。

仔細想想，其實(shí)是可以想通的：既然CPU、外設NOR FLASH的最小讀/寫(xiě)單元已經(jīng)固定，那么肯定就是CPU與NOR FLASH之間有個(gè)中間層，它來(lái)做處理：
這個(gè)中間層被稱(chēng)為“Memory Controller”，CPU要進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，“Memory Controller”根據NOR FLASH的位寬，每次總是讀/寫(xiě)16位數據。
以讀操作為例：
CPU想進(jìn)行8位操作時(shí)，它選擇其中的8位返回給CPU；
CPU想進(jìn)行16位操作時(shí)，它直接把這16位數據返回給CPU；
CPU想進(jìn)行32位操作時(shí)，它發(fā)起2次讀/寫(xiě)，把結果組合成32位返回給CPU。

現在的連線(xiàn)是：CPU的（A1－A20）接到 16位的NOR FLASH （A0－A19），即CPU的A0不接──這說(shuō)明：不管A0是0還是1，NOR FLASH接收到的地址是一樣的。
CPU發(fā)出地址0bxxxxxxxxx0、0bxxxxxxxxx1時(shí)，NOR FLASH看到的都是0bxxxxxxxxx，返回給“Memory Controller”的都是同一個(gè)16位數據。
再由“Memory Controller”選擇其中的低8位或高8位給CPU。

“Memory Controller”會(huì )幫助我們做這些事情，舉例為證：
1. 軟件要讀取地址0上的8位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據的低8位返回給CPU，這就是一個(gè)8位數據。

2. 軟件要讀取地址1上的8位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000001的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據的高8位(注意，前面的低8位)返回給CPU，這就是一個(gè)8位數據。

3. 軟件要讀取地址2上的8位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第2個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據的低8位返回給CPU，這就是一個(gè)8位數據。

4. 軟件要讀取地址3上的8位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000011的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第2個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據的高8位(注意，第3點(diǎn)是低8位)返回給CPU，這就是一個(gè)8位數據。

5. 軟件要讀取地址0和1上的16位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據返回給CPU

6. 軟件要讀取地址2和3上的16位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第2個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數據返回給CPU

7. 軟件要讀取地址0、1、2、3上的32位數據時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數據單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據

④ “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000010的地址信號，NOR FLASH的A0－A19線(xiàn)上的信號是：0b00000000000000000001
⑤ NOR FLASH在數據總線(xiàn)D0～D15上提供一個(gè)16位的數據，這是NOR FLASH中的第2個(gè)“最小數據單元”
⑥ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數據
⑦ “Memory Controller”把兩個(gè)16位的數據組合成一個(gè)32位的數據，返回給CPU。

從1～7可知：
① 對于軟件而言，它不知道底下發(fā)生了什么事，它只管結果：
讀取地址0的8位數據，就得到了一個(gè)8位數據；讀取地址1的8位數據，就得到另一個(gè)緊挨著(zhù)的8位數據
讀取地址0開(kāi)始的16位數據，就得到了一個(gè)16位數據；讀取地址2開(kāi)始的16位數據，就得到另一個(gè)緊挨著(zhù)的16位數據
讀取地址0開(kāi)始的32位數據，就得到了一個(gè)32位數據；讀取地址4開(kāi)始的32位數據，就得到另一個(gè)緊挨著(zhù)的32位數據
② 對于NOR FLASH，它只按照A0－A19地址線(xiàn)，提供16位數據，才不管軟件要的是8位、16位，還是32位呢。
③ “Memory Controller”完成了這些位寬之間的數據選擇、合并。


所以：
外設位寬是8時(shí)，CPU的A0～AXX與外設的A0～AXX直接相連
外設位寬是16時(shí)，CPU的A1～AXX與外設的A0～AYY直接相連，表示不管CPU的A0是0還是1，外設看到的都是同一個(gè)地址，對應16位的數據，“Memory Controller”對數據進(jìn)行選擇或組合，再提供給CPU。
外設位寬是32時(shí)，CPU的A2～AXX與外設的A0～AZZ直接相連，表示不管CPU的A0A1是00，01，10還是11，外設看到的都是同一個(gè)地址，對應32位的數據，“Memory Controller”對數據進(jìn)行選擇或組合，再提供給CPU。