stm32f429 利用stm32cube配置FMC接口

目录

一、为什么使用SDRAM

二、SDRAM芯片W9825G6KH

三、stm32f4的fmc接口

四、stm32cubemx配置fmc

五、实验现象：

六、源码：

七、注意事项：

八、参考记录：

---

硬件平台：正点原子阿波罗stm32f429

一、为什么使用SDRAM

STM32控制器芯片内部有一定大小的SRAM及FLASH作为内存和程序存储空间，但当程序较大，内存和程序空间不足时，就需要在STM32芯片的外部扩展存储器了。

STM32F429系列芯片扩展内存时可以选择SRAM和SDRAM，由于SDRAM的"容量/价格"比较高，即使用SDRAM要比SRAM要划算得多。我们以SDRAM为例讲解如何为STM32扩展内存。

给STM32芯片扩展内存与给PC扩展内存的原理是一样的，只是PC上一般以内存条的形式扩展，内存条实质是由多个内存颗粒(即SDRAM芯片)组成的通用标准模块，而STM32直接与SDRAM芯片连接。

二、SDRAM芯片W9825G6KH

该芯片有4个bank，每个bank13行，9列，数据位为16bit，所以整体大小为：4*（2^13）*(2^9)*16=32M。

引脚顺序如下：

SDRAM 的信号线如表 18.1.1.1 所示：

信号线	说明
CLK	时钟信号，在该时钟的上升沿采集输入信号
CKE	时钟使能，禁止时钟时， SDRAM 会进入自刷新模式
CS#	片选信号，低电平有效
RAS#	行地址选通信号，低电平时，表示行地址
CAS#	列地址选通信号，低电平时，表示列地址
WE#	写使能信号，低电平有效
A0~A12	地址线（行/列）
BS0， BS1	BANK 地址线
DQ0~15	数据线
LDQM,UDQM	数据掩码，表示 DQ 的有效部分

三、stm32f4的fmc接口

1、简介：

STM32F429使用FMC外设来管理扩展的存储器，FMC是Flexible Memory Controller的缩写，译为可变存储控制器。它可以用于驱动包括SRAM、SDRAM、NOR FLASH以及NAND FLSAH类型的存储器。在其它系列的STM32控制器中，只有FSMC控制器(Flexible Static Memory Controller)，译为可变静态存储控制器，所以它们不能驱动SDRAM这样的动态存储器，因为驱动SDRAM时需要定时刷新，STM32F429的FMC外设才支持该功能，且只支持普通的SDRAM，不支持DDR类型的SDRAM。我们只讲述FMC的SDRAM控制功能。
 

STM32F429 FMC 接口的 SDRAM控制器，具有如下特点：

两个 SDRAM 存储区域，可独立配置
支持 8 位、 16 位和 32 位数据总线宽度
支持 13 位行地址， 11 位列地址， 4 个内部存储区域： 4x16Mx32bit (256MB)、
4x16Mx16bit(128 MB)、 4x16Mx8bit (64 MB)
支持字、半字和字节访问
自动进行行和存储区域边界管理
多存储区域乒乓访问
可编程时序参数
支持自动刷新操作，可编程刷新速率
自刷新模式
读 FIFO 可缓存，支持 6 行 x32 位深度（ 6 x14 位地址标记）/

2、框图

3、引脚对照表

名称	引脚	引脚号	功能
FMC_SDNCAS	PG15	P160	列地址选通信号
FMC_SDNRAS	PE11	P59	行地址选通信号
FMC_SDNE0	PC2	P34	片选信号SDNE0：SDRAM 存储区域 1 芯片使能 SDNE1：SDRAM 存储区域 2 芯片使能
FMC_SDNE1	PH6	P83
FMC_BA0	PG4	P108	BANK地址线
FMC_BA1	PG5	P109	BANK地址线
FMC_SDCLK	PG8	P112	时钟信号
FMC_SDCKE0	PC3	P35	时钟使能信号，SDCKE0：SDRAM 存储区域 1 时钟使能 SDCKE1：SDRAM 存储区域 2 时钟使能
FMC_SDCKE1	PH7	P84
FMC_NBL0	PE0	P169	数据掩码
FMC_NBL1	PE1	P170	数据掩码
FMC_SDNWE	PC0	P32	写使能信号，低电平有效
FMC_D0	PD14	P104	数据线
FMC_D1	PD15	P105	数据线
FMC_D2	PD0	P142	数据线
FMC_D3	PD1	P143	数据线
FMC_D4	PE7	P68	数据线
FMC_D5	PE8	P69	数据线
FMC_D6	PE9	P70	数据线
FMC_D7	PE10	P73	数据线
FMC_D8	PE11	P74	数据线
FMC_D9	PE12	P75	数据线
FMC_D10	PE13	P76	数据线
FMC_D11	PE14	P77	数据线
FMC_D12	PE15	P78	数据线
FMC_D13	PD8	P96	数据线
FMC_D14	PD9	P97	数据线
FMC_D15	PD10	P98	数据线
FMC_A0	PF0	P16	地址线
FMC_A1	PF1	P17	地址线
FMC_A2	PF2	P18	地址线
FMC_A3	PF3	P19	地址线
FMC_A4	PF4	P20	地址线
FMC_A5	PF5	P21	地址线
FMC_A6	PF12	P60	地址线
FMC_A7	PF13	P63	地址线
FMC_A8	PF14	P64	地址线
FMC_A9	PF15	P65	地址线
FMC_A10	PG0	P66	地址线
FMC_A11	PG1	P67	地址线
FMC_A12	PG2	P106	地址线/4、/4

4、时钟控制逻辑
FMC外设挂载在AHB3总线上，时钟信号来自于HCLK(默认180MHz)，控制器的时钟输出就是由它分频得到。如SDRAM控制器的FMC_SDCLK引脚输出的时钟，是用于与SDRAM芯片进行同步通讯，它的时钟频率可通过FMC_SDCR1寄存器的SDCLK位配置，可以配置为HCLK的1/2或1/3，也就是说，与SDRAM通讯的同步时钟最高频率为90MHz。

5、FMC的地址映射

FMC连接好外部的存储器并初始化后，就可以直接通过访问地址来读写数据，这种地址访问与I2C EEPROM、SPI FLASH的不一样，后两种方式都需要控制I2C或SPI总线给存储器发送地址，然后获取数据；在程序里，这个地址和数据都需要分开使用不同的变量存储，并且访问时还需要使用代码控制发送读写命令。而使用FMC外接存储器时，其存储单元是映射到STM32的内部寻址空间的；在程序里，定义一个指向这些地址的指针，然后就可以通过指针直接修改该存储单元的内容，FMC外设会自动完成数据访问过程，读写命令之类的操作不需要程序控制。FMC的地址映射见图 2614。

图 2614 FMC的地址映射

图中左侧的是Cortex-M4内核的存储空间分配，右侧是STM32 FMC外设的地址映射。可以看到FMC的NOR/PSRAM/SRAM/NAND FLASH以及PC卡的地址都在External RAM地址空间内，而SDRAM的地址是分配到External device区域的。正是因为存在这样的地址映射，使得访问FMC控制的存储器时，就跟访问STM32的片上外设寄存器一样(片上外设的地址映射即图中左侧的"Peripheral"区域)。
 

四、stm32cubemx配置fmc

以上配置主要通过查阅从W9825G6KH数据手册进行确定:

1.从W9825G6KH数据手册中可得知Row Address:A0-A12,共13bits; Column Address:A0-A8,共9bits.

2.CAS latency从W9825G6KH数据手册的目录页就可以看出

3.禁止写保护 并 使能突发读模式提高读效率

4.SDRAM common clock:

   SDRAM有4个bank, 在切换bank时,SDRAM需要延迟一定时间, SDRAM common clock就是用于配置该时间.在SDRAM手册中 
   对应= 2 tick , 所以该值配置为2.

5.SDRAM common read pipe delay: CAS 延迟后延后多少个 HCLK 时钟周期读取数据

6.时序配置

在stm32f4的数据手册有这么一句话"SDRAM clock can be HCLK/2 or HCLK/3" ,所以SDRAM的时钟最大为216/2=108MHz,所以对于SDRAM而言, 1tick = 9.26ns

(tips: 按道理SDRAM common row cycle delay 与 Row to Column delay 可以最小设置为2的, 但是在实际使用中发现配置为2时SDRAM并不能正常工作, 经过试验这两个参数可设置为6 )

五、软件编程：

使用指针的方式访问SDRAM存储器
完成初始化SDRAM后，我们就可以利用它存储数据了，由于SDRAM的存储空间是被映射到内核的寻址区域的，我们可以通过映射的地址直接访问SDRAM，访问这些地址时，FMC外设自动读写SDRAM，程序上无需额外操作。

通过地址访问内存，最直接的方式就是使用C语言的指针方式了，见代码清单 269。

代码清单 269 使用指针的方式访问SDRAM
 

1 /*SDRAM起始地址存储空间2的起始地址*/

2 #define SDRAM_BANK_ADDR ((uint32_t)0xD0000000)

3 /*SDRAM大小，8M字节*/

4 #define IS42S16400J_SIZE 0x800000

5

6 uint32_t temp;

7

8 /*向SDRAM写入8位数据*/

9 *( uint8_t*) (SDRAM_BANK_ADDR ) = (uint8_t)0xAA;

10 /*从SDRAM读取数据*/

11 temp = *( uint8_t*) (SDRAM_BANK_ADDR );

12

13 /*写/读 16位数据*/

14 *( uint16_t*) (SDRAM_BANK_ADDR+10 ) = (uint16_t)0xBBBB;

15 temp = *( uint16_t*) (SDRAM_BANK_ADDR+10 );

16

17 /*写/读 32位数据*/

18 *( uint32_t*) (SDRAM_BANK_ADDR+20 ) = (uint32_t)0xCCCCCCCC;

19 temp = *( uint32_t*) (SDRAM_BANK_ADDR+20 );

为方便使用，代码中首先定义了宏SDRAM_BANK_ADDR表示SDRAM的起始地址，该地址即FMC映射的存储区域2的首地址；宏IS42S16400J_SIZE表示SDRAM的大小，所以从地址(SDRAM_BANK_ADDR)到(SDRAM_BANK_ADDR+IS42S16400J_SIZE)都表示在SDRAM的存储空间，访问这些地址，直接就能访问SDRAM。

配合这些宏，使用指针的强制转换以及取指针操作即可读写SDRAM的数据，使用上跟普通的变量无异。

直接指定变量存储到SDRAM空间

每次存取数据都使用指针来访问太麻烦了，为了简化操作，可以直接指定变量存储到SDRAM空间，见代码清单 2610。

代码清单 2610 直接指定变量地址的方式访问SDRAM

1 /*SDRAM起始地址存储空间2的起始地址*/

2 #define SDRAM_BANK_ADDR ((uint32_t)0xD0000000)

3 /*绝对定位方式访问SDRAM,这种方式必须定义成全局变量*/

4 uint8_t testValue __attribute__((at(SDRAM_BANK_ADDR)));

5 testValue = 0xDD;

这种方式使用关键字"__attribute__((at()))"来指定变量的地址，代码中指定testValue存储到SDRAM的起始地址，从而实现把变量存储到SDRAM上。要注意使用这种方法定义变量时，必须在函数外把它定义成全局变量，才可以存储到指定地址上。

更常见的是利用这种方法定义一个很大的数组，整个数组都指定到SDRAM地址上，然后就像使用malloc函数一样，用户自定义一些内存管理函数，动态地使用SDRAM的内存，我们在使用emWin写GUI应用的时候就是这样做的。

在本书的《MDK编译过程及文件类型全解》章节将会讲解使用更简单的方法从SDRAM中分配变量，以及使用C语言标准库的malloc函数来分配SDRAM的空间，更有效地进行内存管理。
 

六、实验现象：

七、源码：

 

八、注意事项：

1.Cube配置缺少一个配置命令模式寄存器的函数，用来配置初始化序列
2.Cube配置缺少设定刷新定时器的函数，用来设置自动刷新时间
3.Cube配置缺少LDQM和UDQM2个引脚，对应FMC_NBL0和FMC_NBL1，即PE0和PE1，可分别控制数据高8位和低8位是否有效，自己添加，设置为复用FMC就行，高低电平不用自己操作，HAL库里面有程序操作。

九、参考记录：

https://blog.csdn.net/flyleaf91/article/details/52325516

https://blog.csdn.net/Ningjianwen/article/details/90940570

http://www.openedv.com/thread-293262-1-1.html