arm與flash連接錯(cuò)位的原因

有不少人問(wèn)到：
flash連接CPU時(shí)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)寬度，比如16位的NOR FLASH （A0－A19），處理器的地址線要（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(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)，就是8位數(shù)據(jù)。這是肯定的，不要懷疑這點(diǎn)。

對(duì)于具體器件而言，它的位寬是一定的，所謂位寬，指的是“讀/寫操作時(shí)，最小的數(shù)據(jù)單元”──別說(shuō)最小單元是“位”，一般設(shè)備上沒(méi)有單獨(dú)的“位操作”，修改位時(shí)通過(guò)把整個(gè)字節(jié)、字或雙字讀出來(lái)、修改，再回寫。

CPU的地址線（A0－A20）對(duì)應(yīng)的最小數(shù)據(jù)單元是字節(jié)，即8位；
而位寬為16的NOR FLASH的地址線(A0－A19)對(duì)應(yīng)的最小數(shù)據(jù)單元是16位。
這兩個(gè)怎么對(duì)應(yīng)起來(lái)？

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

仔細(xì)想想，其實(shí)是可以想通的：既然CPU、外設(shè)NOR FLASH的最小讀/寫單元已經(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)中間層被稱為“Memory Controller”，CPU要進(jìn)行讀寫操作時(shí)，“Memory Controller”根據(jù)NOR FLASH的位寬，每次總是讀/寫16位數(shù)據(jù)。
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(shù)據(jù)返回給CPU；
CPU想進(jìn)行32位操作時(shí)，它發(fā)起2次讀/寫，把結(jié)果組合成32位返回給CPU。

現(xiàn)在的連線是：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(shù)據(jù)。
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(shù)據(jù)時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000000的地址信號(hào)，NOR FLASH的A0－A19線上的信號(hào)是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個(gè)16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數(shù)據(jù)的低8位返回給CPU，這就是一個(gè)8位數(shù)據(jù)。

2. 軟件要讀取地址1上的8位數(shù)據(jù)時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000001的地址信號(hào)，NOR FLASH的A0－A19線上的信號(hào)是：0b00000000000000000000
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個(gè)16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第1個(gè)“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

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

4. 軟件要讀取地址3上的8位數(shù)據(jù)時(shí)，硬件是這樣進(jìn)行的：
① “Memory Controller”發(fā)出0b000000000000000000011的地址信號(hào)，NOR FLASH的A0－A19線上的信號(hào)是：0b00000000000000000001
② NOR FLASH在數(shù)據(jù)總線D0～D15上提供一個(gè)16位的數(shù)據(jù)，這是NOR FLASH中的第2個(gè)“最小數(shù)據(jù)單元”
③ “Memory Controller”讀入這個(gè)16位數(shù)據(jù)
④ “Memory Controller”把這個(gè)16位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

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

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

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

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

從1～7可知：
① 對(duì)于軟件而言，它不知道底下發(fā)生了什么事，它只管結(jié)果：
讀取地址0的8位數(shù)據(jù)，就得到了一個(gè)8位數(shù)據(jù)；讀取地址1的8位數(shù)據(jù)，就得到另一個(gè)緊挨著的8位數(shù)據(jù)
讀取地址0開(kāi)始的16位數(shù)據(jù)，就得到了一個(gè)16位數(shù)據(jù)；讀取地址2開(kāi)始的16位數(shù)據(jù)，就得到另一個(gè)緊挨著的16位數(shù)據(jù)
讀取地址0開(kāi)始的32位數(shù)據(jù)，就得到了一個(gè)32位數(shù)據(jù)；讀取地址4開(kāi)始的32位數(shù)據(jù)，就得到另一個(gè)緊挨著的32位數(shù)據(jù)
② 對(duì)于NOR FLASH，它只按照A0－A19地址線，提供16位數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)選擇、合并。


所以：
外設(shè)位寬是8時(shí)，CPU的A0～AXX與外設(shè)的A0～AXX直接相連
外設(shè)位寬是16時(shí)，CPU的A1～AXX與外設(shè)的A0～AYY直接相連，表示不管CPU的A0是0還是1，外設(shè)看到的都是同一個(gè)地址，對(duì)應(yīng)16位的數(shù)據(jù)，“Memory Controller”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇或組合，再提供給CPU。
外設(shè)位寬是32時(shí)，CPU的A2～AXX與外設(shè)的A0～AZZ直接相連，表示不管CPU的A0A1是00，01，10還是11，外設(shè)看到的都是同一個(gè)地址，對(duì)應(yīng)32位的數(shù)據(jù)，“Memory Controller”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇或組合，再提供給CPU。