コグノスケ

外の世界

自作エミュレータに外部とのアクセス手段を足そうと思い、ARM Versatileに載っており、かつLinuxのドライバが存在するハードを調べてみたら、

• NORフラッシュ
• MMC（SDカードみたいなもん）
• Ethernet

NORフラッシュなら簡単かなーと思って調べ始めたら、ちょっと甘かったです。

Versatileのメモリコントローラの仕様書には16bitフラッシュの型番が載っていて「対応してる」と書いてあります。つまり16bitフラッシュをエミュレーションすれば良いはずです。

NORフラッシュにはコマンドという概念があって、特殊なアドレス＋特殊なデータをwriteすると、コマンドとして解釈されます。コマンドによって、容量とか8bitなのか16bitなのか調べたり、ブロックをEraseしたりできるわけです。

試しにLinuxのドライバを動かして、CFIというJEDECの規格に載っているQueryコマンド（CPUからFlashへ、容量やらビット幅を尋ねるコマンド）を送るとき、どんな動きをしているか見ると、

• CPUからは32bit幅でアクセスされる
• コマンドのアドレスは32bit品か、16bit品のものを2倍した値（0x000154 = 0xaa << 1）
• コマンドのデータは16bit品のものだが、上位16bitと下位16bitに同じデータが入る（0x00980098）
  32bit用であれば0x00000098でなければならない

このように一見32bitに見えて、コマンドのデータが全然違う値なので、最初はさっぱり意味がわかりませんでした。

もしデータ幅と同じ32bitフラッシュが接続されているのであれば、下記の図のように接続されていて、使用するコマンドは32bitフラッシュ用のデータになるはずです。

32bit NORフラッシュの接続例

しかし仕様書にはどう見ても16bitフラッシュの品番が書いてありますし、実際に発行しているコマンドも16bitフラッシュ用のデータです。

ハードに詳しい方はお気づきかもしれませんが、おそらくCPUとNORフラッシュの間にいるメモリコントローラが一枚噛んでいて、下記の図のように16bitフラッシュに2発同時アクセスして、32bitデータを扱えるようにしていると思われます。

16bit + 16bit NORフラッシュの接続例

アドレス線は共通（ただし下位1bitは捨てる）で、データはコントローラ側で分割（Write時）、結合（Read時）される仕様です。

CPUから見ると1度に32bitのデータを扱えるように見えますが、あくまでも接続されているのは16bitフラッシュですので、アドレスとデータは16bitフラッシュ用のものにしなければなりません。1つ目のフラッシュと2つ目のフラッシュ双方にデータを送る必要があるため、上位bitと下位bitの両方にデータを入れていた訳です。

とまあ、こんな具合でreadは簡単（？）に出来ましたが、writeを調べたらerase, writeのパターンが多くて、ちょいと大変そうです…。

余談

Flash ROMのハードウェア仕様上のアドレスは、ワードアドレス（つまり2バイトでアドレスが1増える）ですが、仕様書のコマンドの説明はバイトオフセットで書いてありました。少なくともIntelとMicronの仕様書は。

従ってエミュレーションする際はバイトアドレスを使った方が、仕様書と数字が一致して読みやすいです。ハードウェアのアドレス線がどうなっていようが、ほとんど気にする必要はありません…。