基于STM32F429的SDRAM使用

使用ST的HAL库进行开发，SDRAM使用的是W9825G6KH-6。

W9825G6KH-6共有4个Bank，13位行地址，9位列地址，位宽是16位，

所以芯片的容量是：4x8192x512x16=256Mbits=32MBytes。

W9825G6KH-6的原理图如下：

FMC_D0~15：16位数据线；

FMC_A0~12：13位地址线，行地址与列地址是公用的，作为行地址时使用了0~12位，作为列地址时使用了0~8位；

FMC_SDNWE：低电平时写，高电平时读；

FMC_SDNCAS：列地址选通信号，低电平有效；

FMC_SDNRAS：行地址选通信号，低电平有效；

FMC_SDNE0：片选信号，低电平有效；

FMC_BA0~1：Bank选择信号；

FMC_SDCKE0：时钟使能信号；

FMC_SDCLK：时钟信号；

FMC_NBL0~1：写访问的输出字节屏蔽。

STM32F429自带FMC外设，可以对多种外部存储器进行控制，存储区域对应如下：

我们使用的是Bank5，也就是SDRAM Bank1。

我们要做的就是对SDRAM进行初始化配置，初始化成功后即可对指定的内存进行访问，单片机和外部SDRAM之间的读写时序

是由外设自动产生的，不需要程序进行控制，非常方便。

STM32F4xx参考手册中对SDRAM的初始化过程如下：

使用STM32CubeMx生成FMC的初始化代码，如下：

void MX_FMC_Init(void)
{
    FMC_SDRAM_TimingTypeDef SdramTiming;

    /** Perform the SDRAM1 memory initialization sequence
    */
    hsdram1.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
    /* hsdram1.Init */
    hsdram1.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1;                              //使用SDRAM Bank1
    hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9;        //列宽度9位
    hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_13;             //行宽度13位
    hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;          //数据总线为16位
    hsdram1.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;     //SDRAM内部Bank数为4个
    hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3;                  //CAS为3，表示发送完读时序后延迟3个时钟周期返回数据
    hsdram1.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;  //忽略写保护
    hsdram1.Init.SDClockPeriod = FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2;              //SDRAM时钟SDCLK = HCLK/2 = 180MHz / 2 = 90MHz
    hsdram1.Init.ReadBurst = FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE;                   //失能突然读模式
    hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_1;               //读通道延时1个时钟周期，在CAS延时后延时读取数据的时钟个数
    /* SdramTiming */
    SdramTiming.LoadToActiveDelay = 2;                                  //TMRD/TRSC，2个时钟周期
    SdramTiming.ExitSelfRefreshDelay = 8;                               //TXSR，8个时钟周期
    SdramTiming.SelfRefreshTime = 6;                                    //TRAS，6个时钟周期
    SdramTiming.RowCycleDelay = 6;                                      //TRC，6个时钟周期
    SdramTiming.WriteRecoveryTime = 4;                                  //TWR，4个时钟周期
    SdramTiming.RPDelay = 2;                                            //TRP，2个时钟周期
    SdramTiming.RCDDelay = 2;                                           //TRCD，2个时钟周期
    
    if (HAL_SDRAM_Init(&hsdram1, &SdramTiming) != HAL_OK)
    {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }
}

上述FMC的初始化代码完成了SDRAM初始化中的1、2两个步骤；
接下来添加SDRAM初始化中的步骤3~8：

uint8_t SDRAM_SendCommand(uint32_t CommandMode, uint32_t Bank, uint32_t RefreshNum, uint32_t RegVal)
{
    uint32_t CommandTarget;
    FMC_SDRAM_CommandTypeDef Command;
    
    if(Bank == 1)
        CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;
    else if(Bank == 2)
        CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK2;
    
    Command.CommandMode = CommandMode;
    Command.CommandTarget = CommandTarget;
    Command.AutoRefreshNumber = RefreshNum;
    Command.ModeRegisterDefinition = RegVal;
    if(HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram1, &Command, 0x1000) == HAL_OK)
        return 1;
    else
        return 0;
}

void SDRAM_Init(void)
{
    uint32_t temp;
    
    SDRAM_SendCommand(FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE, 1, 1, 0);           //步骤3：使能时钟信号，SDCKE0 = 1
    Delay_us(500);                                                  //步骤4：至少延时200us
    SDRAM_SendCommand(FMC_SDRAM_CMD_PALL, 1, 1, 0);                 //步骤5：发送全部预充电命令
    SDRAM_SendCommand(FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE, 1, 8, 0);     //步骤6：设置自动刷新次数
    
    temp = SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1     |                       //设置突发长度：1
    SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL     |                       //设置突发类型：连续
    SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3             |                       //设置CAS值：3
    SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD   |                       //设置操作模式：标准
    SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE;                           //设置突发写模式：单点访问
    SDRAM_SendCommand(FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE, 1, 1, temp);         //步骤7：装载模式寄存器的值
    
    //SDRAM刷新周期是64ms，行数是8192行，时钟频率是180MHz/2=90MHz
    //所有COUNT = (64ms/8192)/(1/90us)-20 = 64000*90/8192-20 = 683
    HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(&hsdram1, 683);                    //步骤8：设置刷新速率
}

函数SDRAM_SendCommand()用来发送命令，内部调用了HAL的库函数HAL_SDRAM_SendCommand()发送配置命令；

函数SDRAM_Init()完成了SDRAM初始化中的步骤3~8。

至此，我们就完成了对SDRAM的初始化操作，此时外部SDRAM已经被映射到了相应的内存地址；需要注意的是，
SDRAM Bank1的地址是从0xC0000000~0xCFFFFFFF，SDRAM Bank2的地址是从0xD0000000~0xDFFFFFFF，
我们使用的是SDRAM Bank1，并且外部SDRAM的大小是32M字节，所以对应的内存地址范围是0xC0000000~0xC1FFFFFF。
接下来就测试一下SDRAM的读写：

#define     SDRAM_BANK1_BASE_ADDRESS    0xC0000000                                  //SDRAM Bank1起始地址
#define     SDRAM_HALF_WORD_SIZE        0x1000000                                   //定义16M个的16bits数据，共32M字节

__no_init uint16_t uhSdramArray[SDRAM_HALF_WORD_SIZE] @SDRAM_BANK1_BASE_ADDRESS;    //强制定义数组在SDRAM的内存中

void SDRAM_Test(void)
{
    uint32_t i;
    
    for(i = 0; i < SDRAM_HALF_WORD_SIZE; i++)
    {
        uhSdramArray[i] = i;                                        //对整个数组进行赋值
    }
    
    for(i = 0; i < SDRAM_HALF_WORD_SIZE; i += 4096)
    {
        printf("uhSdramArray[%d] = %d\r\n", i, uhSdramArray[i]);    //对数组中的数据间隔4096个进行串口打印
    }
}

串口打印结果如下，数据太多，没有全部显示，

。

。

SDRAM测试结束。