本文介紹了M6442核心板GPMC 總線的基本概念、功能特點、配置方法、使用注意事項以及應用案例。GPMC 是一種并行總線接口，可實現與多種外部設備的高速、靈活、可靠的數據通信。

?M6442核心板簡介

M6442核心板是我們基于 TI 公司 AM64x Sitara處理器開發的工控核心板，旨在滿足工業4.0嵌入式產品的復雜處理需求。核心板默認搭配1GB DDR4內存和4GB eMMC存儲，型號為M6442-1GF4GLI-T。核心板板載CPU集成了兩個 1.0 GHz的ARM Cortex-A53 、四個 800 MHz的ARM Cortex-R5F ，以及一個400 MHz的ARM Cortex-M4F，能同時滿足高級應用處理和實時控制的需求，提供更全面的功能和性能。M6442-EV-Board是我們基于M6442核心板開發的評估底板。M6442-EV-Board評估底板集成了大量的外設和接口資源，如圖 1所示，其中有1個M.2接口用于評估5G模塊、1個SIM卡座、3路千兆以太網接口、1路調試接口、1路CAN接口、1路RS232接口、1路RS485接口、1路GPMC接口、1路擴展IO接口（包含4路PWM、8路ADC、4路SPI、3路UART、3路I2C、8路GPIO）、1個TF卡座、1個JTAG座，可用于工業網關、運動控制、工廠自動化等應用場合。

圖1M6442-EV-Board接口示意圖
?GPMC的基本概念

GPMC (General-Purpose Memory Controller)是TI公司專用的通用外部存儲器控制器接口，支持多達 8 個芯片選擇信號，可連接多達 8 個不同的外部設備，例如大容量 NAND flash 或 NOR flash閃存設備、 FPGA 或 CPLD 專用集成電路設備等。

GPMC架構如圖2所示：

圖2GPMC架構示意圖

GPMC 的主要信號線包括：

GPMC_A[25:0]：地址線，用于傳輸地址信息或命令信息。

GPMC_AD[15:0]：數據線，用于傳輸數據信息。

GPMC_ADVN_ALE：地址有效信號，用于指示地址信息或命令信息的有效性。

GPMC_OEN_REN：輸出使能/讀使能信號，用于控制輸出或讀取操作。

GPMC_WEN：寫使能信號，用于控制寫入操作。

GPMC_CS[7:0]：芯片選擇信號，用于選擇不同的外部設備。

GPMC_CLK：時鐘信號，用于同步訪問操作。

GPMC_WAIT[3:0]：等待信號，用于指示外部設備的就緒狀態。

?GPMC的功能特點

1.高速率

GPMC總線的速率取決于不同的配置和工作模式，但一般來說，它可以達到100MB/s以上的速率，實際應用中通過配置GPMC接口的時序參數和不同工作模式，速率可超過100MB/s。

2.靈活的連接和配置方式

• 支持多種外部設備類型，如異步 SRAM、NOR flash、NAND flash、FPGA 等，可實現與不同的存儲器或邏輯設備的通信。
• 支持多種訪問模式，如同步、異步、突發等，可根據外部設備的性能和時序要求進行選擇和配置。
• 支持多種時鐘源，如系統時鐘、外部時鐘或自適應時鐘，可根據外部設備的速度要求進行選擇和配置。

3. 高可靠性

支持地址/數據復用模式，可減少引腳數目和布線復雜度，提高系統集成度和可靠性。

支持預取引擎，可實現高速數據傳輸和緩沖管理，提高系統性能和效率。

支持 ECC 引擎，可實現數據校驗和糾錯功能，提高系統可靠性和安全性。

?GPMC的配置方法

選擇外部存儲器設備。首先確定需連接的外部存儲器設備的類型，例如 NOR Flash、NAND Flash 或 SRAM。

• 配置 GPMC 寄存器。需根據外部存儲器的規格和需求來配置總線時序、片選信號、數據位寬、時鐘頻率等。
• 配置時序參數。外部存儲器的訪問需要精確的時序參數，包括數據保持時間、時鐘周期等，這些參數需根據存儲器廠商提供的規格書或數據手冊進行配置。
• 配置中斷和片選信號。配置中斷信號以及外部存儲器的片選信號，以便在存儲器操作完成時通知處理器。
• 初始化和測試。配置完畢后，進行初始化并測試存儲器的訪問，確保存儲器可以正確讀寫并且時序參數符合要求。

?GPMC的使用注意事項

1. 根據外部存儲器設備的類型和特性，選擇合適的 GPMC 模式、時序和地址空間。

GPMC 模式主要有以下幾種：

• 數據突發模式，一次尋址多次數據傳輸，適用于同步通信。
• 單一訪問模式，一次尋址一次數據傳輸，適用于異步通信。

復用訪問模式，地址線和數據線復用，適用于異步通信。

2. 配置好 GPMC 寄存器后，檢查是否有沖突或錯誤，如地址重疊、時序不匹配等。地址重疊是指不同的片選信號對應的地址空間有重疊部分，導致訪問沖突或混亂。3. 訪問 GPMC 總線時，遵循外部存儲器設備的協議和命令，如讀寫控制、狀態檢測等。例如，NAND flash設備通常需要發送命令和地址來讀取或寫入數據。4. 使用 GPMC 總線時，注意保護數據的完整性和安全性，如添加校驗碼、加密等。
?GPMC的應用案例ZMC600E EtherCAT主站控制器是我們基于M6442核心板和FPGA開發的工控產品，其專門為實時處理和通信與應用處理的工業應用而構建。M6442核心板與FPGA之間的GPMC總線連接方式如圖3所示。

圖3M6442核心板與FPGA通過GPMC連接的示意圖