【STM32F429开发板用户手册】第38章 STM32F429的FMC总线应用之是32路高速IO扩展
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第38章 STM32F429的FMC总线应用之是32路高速IO扩展
本章教程为大家讲解利用STM32429的FMC总线扩展出32路高速IO，且使用简单，实际项目中也比较有实用价值。
目录
第38章 STM32F429的FMC总线应用之是32路高速IO扩展
38.1 初学者重要提示
38.2 FMC扩展IO硬件设计
38.2.1 第1步，先来看FMC的块区分配
38.2.2 第2步，增加译码器及其地址计算
38.2.3 第3步，FMC的IO扩展部分
38.2.4 第4步，举例扩展IO驱动LED应用
38.3 FMC扩展IO驱动设计
38.3.1 FMC扩展IO所涉及到的GPIO配置
38.3.2 FMC扩展IO时钟源选择
38.3.3 时序配置（重要）
38.3.4 操作数据位宽注意事项
38.4 FMC扩展IO板级支持包（bsp_fmc_io.c）
38.4.1 函数bsp_InitExtIO
38.4.2 函数HC574_SetPin
38.4.3 函数HC574_TogglePin
38.4.4 函数HC574_GetPin
38.5 FMC扩展IO驱动移植和使用
38.6 实验例程设计框架
38.7 实验例程说明（MDK）
38.8 实验例程说明（IAR）
38.9 总结
38.1 初学者重要提示
- 学习本章节前，务必优先学习第37章，需要对FMC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
- 为什么要做IO扩展，不是已经用了208脚的F429BIT6吗？因为开发板使用了32位SDRAM和RGB888硬件接口，消耗IO巨大，所以必须得扩展了。
- 扩展的32路高速IO非常实用，且使用简单，只需初始下FMC，32路IO就可以随意使用了。当前的扩展方式只支持高速输出。
- FMC总线扩展32路高速IO理解成GPIO的ODR寄存器就很简单了，其实就是一个东西。FMC扩展IO是对地址0x60001000的32bit数据空间的0和1的操作。GPIOA的ODR寄存器是对地址 0x40000000 + 0x18020000 + 0x14 空间的操作。但只能操作16个引脚。
使用总线的优势就在这里了，相当于在GPIOA到GPIOK的基础上，又扩展出GPIOL和GPIOM。
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
#define D3_AHB1PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x18020000)
#define GPIOA_BASE (D3_AHB1PERIPH_BASE + 0x0000)
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
typedef struct
{
__IO uint32_t MODER; /*!< GPIO port mode register, Address offset: 0x00 */
__IO uint32_t OTYPER; /*!< GPIO port output type register, Address offset: 0x04 */
__IO uint32_t OSPEEDR; /*!< GPIO port output speed register, Address offset: 0x08 */
__IO uint32_t PUPDR; /*!< GPIO port pull-up/pull-down register, Address offset: 0x0C */
__IO uint32_t IDR; /*!< GPIO port input data register, Address offset: 0x10 */
__IO uint32_t ODR; /*!< GPIO port output data register, Address offset: 0x14 */
__IO uint16_t BSRRL; /*!< GPIO port bit set/reset low register, Address offset: 0x18 */
__IO uint16_t BSRRH; /*!< GPIO port bit set/reset high register, Address offset: 0x1A */
__IO uint32_t LCKR; /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C */
__IO uint32_t AFR[2]; /*!< GPIO alternate function registers, Address offset: 0x20-0x24 */
} GPIO_TypeDef;
38.2 FMC扩展IO硬件设计
扩展IO涉及到的知识点稍多，下面逐一为大家做个说明。
38.2.1 第1步，先来看FMC的块区分配
注，这个知识点在前面第37章的2.3小节有详细说明。
FMC总线可操作的地址范围0x60000000到0xDFFFFFFF，具体的框图如下：
从上面的框图可以看出，NOR/PSRAM/SRAM块区有4个片选NE1，NE2，NE3和NE4，但由于引脚复用，部分片选对应的引脚要用于其他功能，而且要控制的总线外设较多，导致片选不够用。因此需要增加译码器。
38.2.2 第2步，增加译码器及其地址计算
有了前面的认识之后再来看下面的译码器电路：
SN74LVC1G139APWR是双2-4线地址译码器，也就是带了两个译码器。原理图上仅用了一个。下面是139的真值表和引脚功能：
通过上面的原理图和真值表就比较好理解了，真值表的输出是由片选FMC_NE2和地址线FMC_A10、FMC_A11控制。
FMC_NE1 输出低电平：
- FMC_A11（B），FMC_A10（A） = 00时，1Y0输出的低电平，选择的是OLED。
- FMC_A11（B），FMC_A10（A） = 01时，1Y1输出的低电平，选择的是74HC574。
- FMC_A11（B），FMC_A10（A） = 10时，1Y2输出的低电平，选择的是DM9000。
- FMC_A11（B），FMC_A10（A） = 11时，1Y3输出的低电平，选择的是AD7606。
然后我们再计算译码器的地址，注意，这里地址的计算都是按照FMC的32bit访问模式计算的，因为我们的V6程序中是将NE1对应的FMC配置为32bit模式了。
具体FMC的32bit访问模式，16bit访问模式和8bit访问模式的区别在第37章的2.4小节有详细讲解。
32bit模式下，我们计算A10和A11的时候，实际上需要按HADDR12和HADDR13计算的。
如果来算NE1 + HADDR12 + HADDR13的四种组合地址就是如下：
NE2 + HADDR13 + HADDR12 = 0x64000000 + 0<<13 + 0<<12 = 0x64000000
NE2 + HADDR13 + HADDR12 = 0x64000000 + 0<<13 + 1<<12 = 0x64001000
NE2 + HADDR13 + HADDR12 = 0x64000000 + 1<<13 + 0<<12 = 0x64002000
NE2 + HADDR13 + HADDR12 = 0x64000000 + 1<<13 + 1<<12 = 0x64003000
这样一来，原理图里面给的地址就对应上了。同理如果配置为16位模式和8位模式，大家应该也都会计算了。
38.2.3 第3步，FMC的IO扩展部分
先来看下IO扩展的原理图实现，如果不太了解FMC的通信时序和数字逻辑芯片的使用，可能会比较懵，下面逐一为大家说明。
有了这个原理图，首先要做的就是了解74HC574和SN74HC32的功能。
74HC574是一款8位三态D触发器，起到锁存的功能，上升沿触发，对应的真值表如下（L表示低电平，H表示高电平，Z表示高阻）：
SN74HC02是一款2输入或非门，一个芯片带了四组或非门，对应的真值表如下（L表示低电平，H表示高电平）：
有了这个认识后，我们再来看FMC的配置，V6开发板的BSP驱动包里面专门做了一个IO扩展的FMC配置，即文件bsp_fmc_io.c，配置方式是FMC_AccessMode_A，这种模式对应的写时序是：
那么问题来了，我们要实现的功能是通过FMC输出的数据要锁存在扩展IO的输出端，否则FMC时序信号消失了，扩展IO的输出数据也消失了，就起不到控制作用了。所以就用到74HC574的锁存功能，而锁存的实现需要一个上升沿触发，这个上升沿就是通过74HC32输出的。
再结合上面FMC写时序图，在NE片选为低电平，NWE写使能信号为高电平期间，即地址建立时间段ADDSET内，74HC32是输出的高电平。
进入到DATAST数据建立阶段，在NE片选为低电平，NWE写使能信号也为低电平时，74HC32输出低电平。等NEW上升沿的时候，正好是实现1个上升沿的变化。
38.2.4 第4步，举例扩展IO驱动LED应用
进行到这里，再回过头来看LED驱动就比较好理解了。操作LED的亮灭就是操作FMC的数据引脚D8，D9，D10和D11。
对地址0x64001000发送数据就可以了，但是如何对这个地址发送数据呢？ 反映到C语言的实现上就是通过固定地址的指针变量（跟我们操作寄存器是一样的），即
#define HC574_PORT *(uint32_t *)0x64001000
如果要点亮LED1（低电平点亮），就是 HC574_PORT = 0x0000 0000。
如果要熄灭LED1就是HC574_PORT = 0x0000 0100，即操作FMC_D8的高低电平即可。
38.3 FMC扩展IO驱动设计
下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。
38.3.1 FMC扩展IO所涉及到的GPIO配置
这里仅需把用到的GPIO时钟、FMC时钟、GPIO引脚和复用配置好即可：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: HC574_ConfigGPIO
* 功能说明: 配置GPIO，FMC管脚设置为复用功能
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void HC574_ConfigGPIO(void)
{
/*
安富莱STM32-V6开发板接线方法：4片74HC574挂在FMC 32位总线上。1个地址端口可以扩展出32个IO
PD0/FMC_D2
PD1/FMC_D3
PD4/FMC_NOE ---- 读控制信号，OE = Output Enable ， N 表示低有效
PD5/FMC_NWE -XX- 写控制信号，AD7606 只有读，无写信号
PD8/FMC_D13
PD9/FMC_D14
PD10/FMC_D15
PD14/FMC_D0
PD15/FMC_D1
PE7/FMC_D4
PE8/FMC_D5
PE9/FMC_D6
PE10/FMC_D7
PE11/FMC_D8
PE12/FMC_D9
PE13/FMC_D10
PE14/FMC_D11
PE15/FMC_D12
PG0/FMC_A10 --- 和主片选FMC_NE2一起译码
PG1/FMC_A11 --- 和主片选FMC_NE2一起译码
PG9/FMC_NE2 --- 主片选（OLED, 74HC574, DM9000, AD7606）
+-------------------+------------------+
+ 32-bits Mode: D31-D16 +
+-------------------+------------------+
| PH8 <-> FMC_D16 | PI0 <-> FMC_D24 |
| PH9 <-> FMC_D17 | PI1 <-> FMC_D25 |
| PH10 <-> FMC_D18 | PI2 <-> FMC_D26 |
| PH11 <-> FMC_D19 | PI3 <-> FMC_D27 |
| PH12 <-> FMC_D20 | PI6 <-> FMC_D28 |
| PH13 <-> FMC_D21 | PI7 <-> FMC_D29 |
| PH14 <-> FMC_D22 | PI9 <-> FMC_D30 |
| PH15 <-> FMC_D23 | PI10 <-> FMC_D31 |
+------------------+-------------------+
*/
GPIO_InitTypeDef gpio_init_structure;
/* 使能 GPIO时钟 */
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();
/* 使能FMC时钟 */
__HAL_RCC_FMC_CLK_ENABLE();
/* 设置 GPIOD 相关的IO为复用推挽输出 */
gpio_init_structure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
gpio_init_structure.Pull = GPIO_PULLUP;
gpio_init_structure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
gpio_init_structure.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
/* 配置GPIOD */
gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 |
GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_14 |
GPIO_PIN_15;
HAL_GPIO_Init(GPIOD, &gpio_init_structure);
/* 配置GPIOE */
gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 |
GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 |
GPIO_PIN_15;
HAL_GPIO_Init(GPIOE, &gpio_init_structure);
/* 配置GPIOG */
gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_9;
HAL_GPIO_Init(GPIOG, &gpio_init_structure);
/* 配置GPIOH */
gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12
| GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15;
HAL_GPIO_Init(GPIOH, &gpio_init_structure);
/* 配置GPIOI */
gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_6
| GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
HAL_GPIO_Init(GPIOI, &gpio_init_structure);
}
38.3.2 FMC扩展IO时钟源选择
STM32F429的FMC是采用的HCLK时钟，位于AHB总线上。比如主频设置的是168MHz，那么FMC时钟也是168MHz。
38.3.3 时序配置（重要）
这里要补充两个重要的知识点，74HC574的CP端接收到上升沿触发到Qn输出的时间参数：
通过时序图和对应的参数要了解到以下几点：
- tpd传输延迟在这里等效于tPHL和tPLH。
- V6开发板的74HC574有三片是3.3V供电，另外一片是5V供电。参数表格里面没有给3.3V供电时的参数，也没有最小值。
了解了74HC574，再来看SN74HC32：
通过时序图和对应的参数要了解到以下几点：
- tpd传输延迟在这里等效于tPHL和tPLH。
- tt过渡时间等效于tr上升沿时间和tf下降沿时间。
对应74HC574和74HC02的时序参数有个了解后，继续往下看：
当写使能信号NWE出现上升降沿后，74HC32非门就会输出一个上升沿，然后触发74HC574做锁存。此时我们要考虑到一个重要的知识点，就是使用的数字逻辑芯片有个传输延迟问题，也就是要我们要保证74HC02的tpd传输延迟时间 + 74HC02的tr传输延迟时间 + 74HC574的tpd传输延迟时间的这段时间内，数据总线上要有数据，而这种模式下，NEW上升沿后，仅有1个HCLK时钟周期了，所以只能加大两个连续读数据的时间间隔和地址建立时间（其实是下一次的地址建立时间，可以和两个连续读的时间段放在一起）。实际测试FMC频率在168MHz的情况下，3-6个FMC时钟周期就已经可正常使用。
有了这些认识后，再来看FMC的时序配置就比较好理解了：
1. /*
2. ******************************************************************************************************
3. * 函 数 名: HC574_ConfigFMC
4. * 功能说明: 配置FMC并口访问时序
5. * 形 参: 无
6. * 返 回 值: 无
7. ******************************************************************************************************
8. */
9. static void HC574_ConfigFMC(void)
10. {
11. SRAM_HandleTypeDef hsram = {0};
12. FMC_NORSRAM_TimingTypeDef SRAM_Timing = {0};
13.
14. hsram.Instance = FMC_NORSRAM_DEVICE;
15. hsram.Extended = FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
16.
17. /* FMC使用的HCLK，主频168MHz，1个FMC时钟周期就是5.95ns */
18. SRAM_Timing.AddressSetupTime = 3; /* 3*5.95ns=17.85ns，地址建立时间，范围0 -15个FMC时钟周
19. 期个数 */
20. SRAM_Timing.AddressHoldTime = 0; /* 地址保持时间，配置为模式A时，用不到此参数 范围1 -15
21. 个时钟周期个数 */
22. SRAM_Timing.DataSetupTime = 6; /* 6*5.95ns=35.7ns，数据保持时间，范围1 -255个时钟周期个
23. 数 */
24. SRAM_Timing.BusTurnAroundDuration = 3; /* 6*5.95ns，两个连续读数据的时间间隔 */
25. SRAM_Timing.CLKDivision = 0; /* 此配置用不到这个参数 */
26. SRAM_Timing.DataLatency = 0; /* 此配置用不到这个参数 */
27. SRAM_Timing.AccessMode = FMC_ACCESS_MODE_A; /* 配置为模式A */
28.
29. hsram.Init.NSBank = FMC_NORSRAM_BANK2; /* 使用的BANK2，即使用的片选
30. FMC_NE2 */
31. hsram.Init.DataAddressMux = FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE; /* 禁止地址数据复用 */
32. hsram.Init.MemoryType = FMC_MEMORY_TYPE_SRAM; /* 存储器类型SRAM */
33. hsram.Init.MemoryDataWidth = FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_32; /* 32位总线宽度 */
34. hsram.Init.BurstAccessMode = FMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE; /* 关闭突发模式 */
35. hsram.Init.WaitSignalPolarity = FMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW; /* 用于设置等待信号的极性，关闭突
36. 发模式，此参数无效 */
37. hsram.Init.WaitSignalActive = FMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS; /* 关闭突发模式，此参数无效 */
38. hsram.Init.WriteOperation = FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE; /* 用于使能或者禁止写保护 */
39. hsram.Init.WaitSignal = FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE; /* 关闭突发模式，此参数无效 */
40. hsram.Init.ExtendedMode = FMC_EXTENDED_MODE_DISABLE; /* 禁止扩展模式 */
41. hsram.Init.AsynchronousWait = FMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE; /* 用于异步传输期间，使能或者禁止
42. 等待信号，这里选择关闭 */
43. hsram.Init.WriteBurst = FMC_WRITE_BURST_DISABLE; /* 禁止写突发 */
44. hsram.Init.ContinuousClock = FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ONLY; /* 仅同步模式才做时钟输出 */
45. hsram.Init.WriteFifo = FMC_WRITE_FIFO_ENABLE; /* 使能写FIFO */
46.
47. /* 初始化SRAM控制器 */
48. if (HAL_SRAM_Init(&hsram, &SRAM_Timing, &SRAM_Timing) != HAL_OK)
49. {
50. /* 初始化错误 */
51. Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
52. }
53. }
这里把几个关键的地方阐释下：
- 第11 - 12行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
- 第18行，地址建立时间，配合参数BusTurnAroundDuration两个连续读数据的时间间隔，组成或门74HC32的低高电平时间，实际测试3-6个时钟周期即可。
- 第20行，地址保持时间，对于FMC模式A来说，此参数用不到。
- 第22行，数据建立时间，这里设置为6个时钟周期，大家可以根据情况减小此数值。
- 第23行，两个连续读数据的时间间隔，
- 第24 – 25行，当前配置用不到这两个参数，配合参数AddressSetupTime两个连续读数据的时间间隔，组成或门74HC32的低高电平时间，实际测试3-6个时钟周期即可
- 第29行，使用的BANK2，即使用的片选FMC_NE2。
- 第31行，由于是扩展的32路IO，所以这里要配置为32位带宽。
38.3.4 操作数据位宽注意事项
在bsp_fmc_io.c文件开头有个宏定义#define HC574_PORT *(uint32_t *)0x64001000。特别注意，这里是要操作地址0x64001000上的32位数据空间，即做了一个强制转换uint32_t *，要跟FMC配置时设置的位宽一致。这样做的原因，在第37章的2.6小节有说明。
38.4 FMC扩展IO板级支持包（bsp_fmc_io.c）
驱动文件bsp_fmc_io.c提供了如下几个函数供用户调用：
- bsp_InitExtIO
- HC574_SetPin
- HC574_TogglePin
- HC574_GetPin
38.4.1 函数bsp_InitExtIO
函数原型：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: bsp_InitExtIO
* 功能说明: 配置扩展IO相关的GPIO. 上电只能执行一次。
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitExtIO(void)
{
HC574_ConfigGPIO();
HC574_ConfigFMC();
/* 将开发板一些片选，LED口设置为高 */
g_HC574 = (NRF24L01_CE | VS1053_XDCS | LED1 | LED2 | LED3 | LED4);
HC574_PORT = g_HC574; /* 写硬件端口，更改IO状态 */
}
函数描述：
此函数用于初始化FMC扩展IO所用到的GPIO和FMC的参数配置。
使用举例：
作为初始化函数，直接在在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。
38.4.2 函数HC574_SetPin
函数原型：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: HC574_SetPin
* 功能说明: 设置74HC574端口值
* 形 参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
* _value : 设定的值，0或1
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HC574_SetPin(uint32_t _pin, uint8_t _value)
{
if (_value == 0)
{
g_HC574 &= (~_pin);
}
else
{
g_HC574 |= _pin;
}
HC574_PORT = g_HC574;
}
函数描述：
此函数用于设置扩展IO的输出状态。调用此函数前，要保证调用了函数bsp_InitExtIO进行了初始化。
函数参数：
- 第1个参数是扩展IO的引脚，支持的形参如下，每次仅支持调用下面1个，不支持多个IO一起操作。
#define GPIO_PIN_0 ((uint16_t)0x0001) /* Pin 0 selected */ #define GPIO_PIN_1 ((uint16_t)0x0002) /* Pin 1 selected */ #define GPIO_PIN_2 ((uint16_t)0x0004) /* Pin 2 selected */ #define GPIO_PIN_3 ((uint16_t)0x0008) /* Pin 3 selected */ #define GPIO_PIN_4 ((uint16_t)0x0010) /* Pin 4 selected */ #define GPIO_PIN_5 ((uint16_t)0x0020) /* Pin 5 selected */ #define GPIO_PIN_6 ((uint16_t)0x0040) /* Pin 6 selected */ #define GPIO_PIN_7 ((uint16_t)0x0080) /* Pin 7 selected */ #define GPIO_PIN_8 ((uint16_t)0x0100) /* Pin 8 selected */ #define GPIO_PIN_9 ((uint16_t)0x0200) /* Pin 9 selected */ #define GPIO_PIN_10 ((uint16_t)0x0400) /* Pin 10 selected */ #define GPIO_PIN_11 ((uint16_t)0x0800) /* Pin 11 selected */ #define GPIO_PIN_12 ((uint16_t)0x1000) /* Pin 12 selected */ #define GPIO_PIN_13 ((uint16_t)0x2000) /* Pin 13 selected */ #define GPIO_PIN_14 ((uint16_t)0x4000) /* Pin 14 selected */ #define GPIO_PIN_15 ((uint16_t)0x8000) /* Pin 15 selected */ #define GPIO_PIN_16 ((uint32_t)0x00010000) /* Pin 16 selected */ #define GPIO_PIN_17 ((uint32_t)0x00020000) /* Pin 17 selected */ #define GPIO_PIN_18 ((uint32_t)0x00040000) /* Pin 18 selected */ #define GPIO_PIN_19 ((uint32_t)0x00080000) /* Pin 19 selected */ #define GPIO_PIN_20 ((uint32_t)0x00100000) /* Pin 20 selected */ #define GPIO_PIN_21 ((uint32_t)0x00200000) /* Pin 21 selected */ #define GPIO_PIN_22 ((uint32_t)0x00400000) /* Pin 22 selected */ #define GPIO_PIN_23 ((uint32_t)0x00800000) /* Pin 23 selected */ #define GPIO_PIN_24 ((uint32_t)0x01000000) /* Pin 24 selected */ #define GPIO_PIN_25 ((uint32_t)0x02000000) /* Pin 25 selected */ #define GPIO_PIN_26 ((uint32_t)0x04000000) /* Pin 26 selected */ #define GPIO_PIN_27 ((uint32_t)0x08000000) /* Pin 27 selected */ #define GPIO_PIN_28 ((uint32_t)0x10000000) /* Pin 28 selected */ #define GPIO_PIN_29 ((uint32_t)0x20000000) /* Pin 29 selected */ #define GPIO_PIN_30 ((uint32_t)0x40000000) /* Pin 30 selected */ #define GPIO_PIN_31 ((uint32_t)0x80000000) /* Pin 31 selected */
- 第2个参数用于设置指定扩展IO的高低电平，0表示输出低电平，1表示输出高电平。
使用举例：
比如设置扩展IO引脚GPIO_PIN_23为高电平：HC574_SetPin(GPIO_PIN_23, 1)。
38.4.3 函数HC574_TogglePin
函数原型：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: HC574_TogglePin
* 功能说明: 饭庄74HC574端口值
* 形 参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HC574_TogglePin(uint32_t _pin)
{
if (g_HC574 & _pin)
{
g_HC574 &= (~_pin);
}
else
{
g_HC574 |= _pin;
}
HC574_PORT = g_HC574;
}
函数描述：
此函数用于FMC扩展IO的翻转。调用此函数前，要保证调用了函数bsp_InitExtIO进行了初始化。
函数参数：
- 第1个参数是扩展IO的引脚，支持的形参如下，每次仅支持调用下面1个，不支持多个IO一起操作。
#define GPIO_PIN_0 ((uint16_t)0x0001) /* Pin 0 selected */ #define GPIO_PIN_1 ((uint16_t)0x0002) /* Pin 1 selected */ #define GPIO_PIN_2 ((uint16_t)0x0004) /* Pin 2 selected */ #define GPIO_PIN_3 ((uint16_t)0x0008) /* Pin 3 selected */ #define GPIO_PIN_4 ((uint16_t)0x0010) /* Pin 4 selected */ #define GPIO_PIN_5 ((uint16_t)0x0020) /* Pin 5 selected */ #define GPIO_PIN_6 ((uint16_t)0x0040) /* Pin 6 selected */ #define GPIO_PIN_7 ((uint16_t)0x0080) /* Pin 7 selected */ #define GPIO_PIN_8 ((uint16_t)0x0100) /* Pin 8 selected */ #define GPIO_PIN_9 ((uint16_t)0x0200) /* Pin 9 selected */ #define GPIO_PIN_10 ((uint16_t)0x0400) /* Pin 10 selected */ #define GPIO_PIN_11 ((uint16_t)0x0800) /* Pin 11 selected */ #define GPIO_PIN_12 ((uint16_t)0x1000) /* Pin 12 selected */ #define GPIO_PIN_13 ((uint16_t)0x2000) /* Pin 13 selected */ #define GPIO_PIN_14 ((uint16_t)0x4000) /* Pin 14 selected */ #define GPIO_PIN_15 ((uint16_t)0x8000) /* Pin 15 selected */ #define GPIO_PIN_16 ((uint32_t)0x00010000) /* Pin 16 selected */ #define GPIO_PIN_17 ((uint32_t)0x00020000) /* Pin 17 selected */ #define GPIO_PIN_18 ((uint32_t)0x00040000) /* Pin 18 selected */ #define GPIO_PIN_19 ((uint32_t)0x00080000) /* Pin 19 selected */ #define GPIO_PIN_20 ((uint32_t)0x00100000) /* Pin 20 selected */ #define GPIO_PIN_21 ((uint32_t)0x00200000) /* Pin 21 selected */ #define GPIO_PIN_22 ((uint32_t)0x00400000) /* Pin 22 selected */ #define GPIO_PIN_23 ((uint32_t)0x00800000) /* Pin 23 selected */ #define GPIO_PIN_24 ((uint32_t)0x01000000) /* Pin 24 selected */ #define GPIO_PIN_25 ((uint32_t)0x02000000) /* Pin 25 selected */ #define GPIO_PIN_26 ((uint32_t)0x04000000) /* Pin 26 selected */ #define GPIO_PIN_27 ((uint32_t)0x08000000) /* Pin 27 selected */ #define GPIO_PIN_28 ((uint32_t)0x10000000) /* Pin 28 selected */ #define GPIO_PIN_29 ((uint32_t)0x20000000) /* Pin 29 selected */ #define GPIO_PIN_30 ((uint32_t)0x40000000) /* Pin 30 selected */
使用举例：
比如翻转扩展IO引脚GPIO_PIN_23为高电平：HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23)。
38.4.4 函数HC574_GetPin
函数原型：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: HC574_GetPin
* 功能说明: 判断指定的管脚输出是1还是0
* 形 参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
* 返 回 值: 0或1
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t HC574_GetPin(uint32_t _pin)
{
if (g_HC574 & _pin)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
函数描述：
此函数用于读取FMC扩展IO的状态。调用此函数前，要保证调用了函数bsp_InitExtIO进行了初始化。
函数参数：
- 第1个参数是扩展IO的引脚，支持的形参如下，每次仅支持调用下面1个，不支持多个IO一起操作。
#define GPIO_PIN_0 ((uint16_t)0x0001) /* Pin 0 selected */ #define GPIO_PIN_1 ((uint16_t)0x0002) /* Pin 1 selected */ #define GPIO_PIN_2 ((uint16_t)0x0004) /* Pin 2 selected */ #define GPIO_PIN_3 ((uint16_t)0x0008) /* Pin 3 selected */ #define GPIO_PIN_4 ((uint16_t)0x0010) /* Pin 4 selected */ #define GPIO_PIN_5 ((uint16_t)0x0020) /* Pin 5 selected */ #define GPIO_PIN_6 ((uint16_t)0x0040) /* Pin 6 selected */ #define GPIO_PIN_7 ((uint16_t)0x0080) /* Pin 7 selected */ #define GPIO_PIN_8 ((uint16_t)0x0100) /* Pin 8 selected */ #define GPIO_PIN_9 ((uint16_t)0x0200) /* Pin 9 selected */ #define GPIO_PIN_10 ((uint16_t)0x0400) /* Pin 10 selected */ #define GPIO_PIN_11 ((uint16_t)0x0800) /* Pin 11 selected */ #define GPIO_PIN_12 ((uint16_t)0x1000) /* Pin 12 selected */ #define GPIO_PIN_13 ((uint16_t)0x2000) /* Pin 13 selected */ #define GPIO_PIN_14 ((uint16_t)0x4000) /* Pin 14 selected */ #define GPIO_PIN_15 ((uint16_t)0x8000) /* Pin 15 selected */ #define GPIO_PIN_16 ((uint32_t)0x00010000) /* Pin 16 selected */ #define GPIO_PIN_17 ((uint32_t)0x00020000) /* Pin 17 selected */ #define GPIO_PIN_18 ((uint32_t)0x00040000) /* Pin 18 selected */ #define GPIO_PIN_19 ((uint32_t)0x00080000) /* Pin 19 selected */ #define GPIO_PIN_20 ((uint32_t)0x00100000) /* Pin 20 selected */ #define GPIO_PIN_21 ((uint32_t)0x00200000) /* Pin 21 selected */ #define GPIO_PIN_22 ((uint32_t)0x00400000) /* Pin 22 selected */ #define GPIO_PIN_23 ((uint32_t)0x00800000) /* Pin 23 selected */ #define GPIO_PIN_24 ((uint32_t)0x01000000) /* Pin 24 selected */ #define GPIO_PIN_25 ((uint32_t)0x02000000) /* Pin 25 selected */ #define GPIO_PIN_26 ((uint32_t)0x04000000) /* Pin 26 selected */ #define GPIO_PIN_27 ((uint32_t)0x08000000) /* Pin 27 selected */ #define GPIO_PIN_28 ((uint32_t)0x10000000) /* Pin 28 selected */ #define GPIO_PIN_29 ((uint32_t)0x20000000) /* Pin 29 selected */ #define GPIO_PIN_30 ((uint32_t)0x40000000) /* Pin 30 selected */ #define GPIO_PIN_31 ((uint32_t)0x80000000) /* Pin 31 selected */
- 返回值，返回0表示低电平，返回1表示高电平。
使用举例：
比如获取扩展IO的GPIO_PIN_23高低电平状态，调用函数HC574_GetPin(GPIO_PIN_23)获取即可。
38.5 FMC扩展IO驱动移植和使用
扩展IO的移植比较方便：
- 第1步：复制bsp_fmc_io.c和bsp_fmc_io.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和FMC驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第3步，应用方法看本章节配套例子即可，另外就是根据自己的需要做配置修改。
38.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动阶段：
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
- 第1步，硬件初始化，主要是HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED和串口。
- 第2步，按键应用程序设计部分。定时器中断服务程序里面实现翻转FMC扩展引脚20和23。
38.7 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V6-018-FMC总线扩展32路高速IO
实验目的：
- 学习FMC总线扩展32路高速IO。
实验内容：
- 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。
实验操作：
- K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
- K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。
FMC扩展引脚20和23的位置：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: bsp_Init
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/*
STM32F429 HAL 库初始化，此时系统用的还是F429自带的16MHz，HSI时钟:
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- 设置NVIV优先级分组为4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系统时钟到168MHz
- 切换使用HSE。
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder并开启 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化扩展IO */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
BEEP_InitHard(); /* 初始化蜂鸣器 */
}
主功能：
主程序实现如下操作：
- K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
- K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: main
* 功能说明: c程序入口
* 形 参: 无
* 返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
bsp_SetTIMforInt(TIM6, 10000, 2, 0); /* 设置为10KHz频率定时器中断*/
/* 进入主程序循环体 */
while (1)
{
bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
/* 判断定时器超时时间 */
if (bsp_CheckTimer(0))
{
/* 每隔100ms 进来一次 */
bsp_LedToggle(2);
}
/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，开启TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER |= TIM_IT_UPDATE;
break;
case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，关闭TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER &= ~TIM_IT_UPDATE;
break;
default:
/* 其它的键值不处理 */
break;
}
}
}
}
定时器6中断服务程序：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: TIM6_DAC_IRQHandler
* 功能说明: TIM6定时中断服务程序
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
if((TIM6->SR & TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
{
/* 清除更新标志 */
TIM6->SR = ~ TIM_FLAG_UPDATE;
/* 翻转FMC扩展引脚20和23脚 */
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_20);
}
}
38.8 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V6-018-FMC总线扩展32路高速IO
实验目的：
- 学习FMC总线扩展32路高速IO。
实验内容：
- 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 启动1个TIM6周期性中断，频率10KHz，在中断服务程序里面翻转FMC扩展引脚20和23。
实验操作：
- K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
- K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。
FMC扩展引脚20和23的位置：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: bsp_Init
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/*
STM32F429 HAL 库初始化，此时系统用的还是F429自带的16MHz，HSI时钟:
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- 设置NVIV优先级分组为4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系统时钟到168MHz
- 切换使用HSE。
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder并开启 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化扩展IO */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
BEEP_InitHard(); /* 初始化蜂鸣器 */
}
主功能：
主程序实现如下操作：
- K1按键按下，开启TIM6的周期性中断。
- K2按键按下，关闭TIM6的周期性中断。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: main
* 功能说明: c程序入口
* 形 参: 无
* 返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
bsp_SetTIMforInt(TIM6, 10000, 2, 0); /* 设置为10KHz频率定时器中断*/
/* 进入主程序循环体 */
while (1)
{
bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
/* 判断定时器超时时间 */
if (bsp_CheckTimer(0))
{
/* 每隔100ms 进来一次 */
bsp_LedToggle(2);
}
/* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
if (ucKeyCode != KEY_NONE)
{
switch (ucKeyCode)
{
case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，开启TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER |= TIM_IT_UPDATE;
break;
case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，关闭TIM6的周期性中断*/
TIM6->DIER &= ~TIM_IT_UPDATE;
break;
default:
/* 其它的键值不处理 */
break;
}
}
}
}
定时器6中断服务程序：
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: TIM6_DAC_IRQHandler
* 功能说明: TIM6定时中断服务程序
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
if((TIM6->SR & TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
{
/* 清除更新标志 */
TIM6->SR = ~ TIM_FLAG_UPDATE;
/* 翻转FMC扩展引脚20和23脚 */
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_23);
HC574_TogglePin(GPIO_PIN_20);
}
}
38.9 总结
本章节就为大家讲解这么多，由于FMC总线可以扩展出32路高速IO且使用简单，所以实际项目中也比较有实用价值，望初学者熟练掌握。