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（41）STM32——外部SRAM实验笔记

2023-02-18 15:49:41 时间

学习目标

学习目标

今天我们要学习的是有关外部SRAM实验，其实F４内部也是有一个１９２K字节的SRAM的，相比于５１的５１２个字节来说，实在是好太多了，但是因为３２可能需要跑一些需要大内存的场景的话可能就不够用了。所以我们就需要使用外部SRAM芯片来实现相应功能，这里我们使用的是IS62WV51216，容量为１M，这样就能满足大多数情况了。个人觉得手机电脑什么的内存应该也是使用这样的方式来组成的，但是没有过多了解，只是一个猜测。

成果展示

硬件知识

IS62WV51216 是 ISSI（Integrated Silicon Solution, Inc）公司生产的一颗 16 位宽 512K（512*16 ，即 1M 字节）容量的 CMOS 静态内存芯片。

特点

高速。具有 45ns/55ns 访问速度。
低功耗。
TTL 电平兼容。
全静态操作。不需要刷新和时钟电路。
三态输出。
字节控制功能。支持高/低字节控制。

功能框图

图中 A0~18 为地址线，总共 19 根地址线（即 2^19=512K，1K=1024）；IO0~15 为数据线，总共 16 根数据线。CS2 和 CS1 都是片选信号，不过 CS2 是高电平有效 CS1 是低电平有效（不过我们没有用到CS2，只使用了CS1）；OE是输出使能信号（读信号）；WE 为写使能信号；UB 和 LB 分别是高字节控制和低字节控制信号，这个到后面会有所介绍。

读时序

我们重点来介绍一下其中几个时序，首先是读周期时序（tRC），我们是55ns，然后地址建立时间（tAA)为55ns(Max)，tDOE为25ns（Max)。我们使用的是55ns的芯片，其他时间的具体值如下表所示：

写时序

这个和前面一样，就不做过多介绍了。写周期时间（tWC),地址建立时间（tSA),WE脉宽（tPWE)。

FSMC驱动

这个其实在LCD屏的时候介绍过，在此就简单的介绍一下，FSMC驱动外部SRAM时，外部SRAM的控制一般有: 地址线(如A0~A25数据线(如D0~D15)、写信号(WE，即WR)、读信号(OE，即RD)、片选信号(CS)，如果SRAM支持字节控制，那么还有UB/LB信号。而IS62WV51246的信号我们在前面介绍过，包括: I/O0~I/O15、A0~A18、OE、WE、CS、UB、LB等，我们将这些信号依次连接STM32 FSMC接口的D0~D15、A0~A18、OE、WE、CS、UB、LB等信号即可。
STM32F4 的 FSMC 支持 8/16/32 位数据宽度，我们这里用到的 LCD 是 16 位宽度的，所以在设置的时候，选择 16 位宽就 OK 了。我们再来看看 FSMC 的外部设备地址映像，STM32F4 的 FSMC 将外部存储器划分为固定大小为 256M 字节的四个存储块，如图所示：

这里 HADDR 是内部 AHB 地址总线，其中 HADDR[25:0] 来自外部存储器地址 FSMC_A[25:0]，而 HADDR[26:27]对 4 个区进行寻址。如表所示：当 Bank1 接的是 16 位宽度存储器的时候：HADDR[25:1]-> FSMC_A [24:0]。当 Bank1 接的是 8 位宽度存储器的时候：HADDR[25:0]-> FSMC_A [25:0]。

这个是读写时序，就不做详细介绍，LCD里面都有。

寄存器

也不做详细介绍，就讲解几个重要寄存器。

闪存片选控制寄存器

硬件

A[0:18]接 FMSC_A[0:18]（不过顺序错乱了）
D[0:15]接 FSMC_D[0:15]
UB 接 FSMC_NBL1
LB 接 FSMC_NBL0
OE 接 FSMC_OE
WE 接 FSMC_WE
CS 接 FSMC_NE3

配置

使能 FSMC 时钟，并配置 FSMC 相关的 IO 及其时钟使能。
设置 FSMC BANK1 区域 3 的相关寄存器。
使能 BANK1 区域 3。

代码

// sram.c
#include "sram.h"	  
#include "usart.h"	     	 


//使用NOR/SRAM的 Bank1.sector3,地址位HADDR[27,26]=10 
//对IS61LV25616/IS62WV25616,地址线范围为A0~A17 
//对IS61LV51216/IS62WV51216,地址线范围为A0~A18
#define Bank1_SRAM3_ADDR    ((u32)(0x68000000))	
  						   
//初始化外部SRAM
void FSMC_SRAM_Init(void)
{	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
  FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  readWriteTiming; 
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOD|RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF|RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);//使能PD,PE,PF,PG时钟  
  RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);//使能FSMC时钟  
   
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;//PB15 推挽输出,控制背光
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 //PB15 推挽输出,控制背光

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (3<<0)|(3<<4)|(0XFF<<8);//PD0,1,4,5,8~15 AF OUT
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//初始化  
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (3<<0)|(0X1FF<<7);//PE0,1,7~15,AF OUT
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化  
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (0X3F<<0)|(0XF<<12); 	//PF0~5,12~15
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化  

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =(0X3F<<0)| GPIO_Pin_10;//PG0~5,10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);//初始化 
 
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PD0,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PD1,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC); 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC); 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_FSMC);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PD15,AF12
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_FSMC);//PE7,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PE15,AF12
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PF0,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PF1,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_FSMC);//PF2,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);//PF3,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);//PF4,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);//PF5,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);//PF12,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);//PF13,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);//PF14,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PF15,AF12
	
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
	
 // 读写时序	  
 	readWriteTiming.FSMC_AddressSetupTime = 0x00;	 //地址建立时间（ADDSET）为1个HCLK 1/36M=27ns
  readWriteTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x00;	 //地址保持时间（ADDHLD）模式A未用到	
  readWriteTiming.FSMC_DataSetupTime = 0x08;		 数据保持时间（DATAST）为9个HCLK 6*9=54ns	 	 
  readWriteTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_CLKDivision = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
  readWriteTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;	 //模式A 
    

 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM3;//  这里我们使用NE3 ，也就对应BTCR[4],[5]。
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable; // 地址复用没用到
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType =FSMC_MemoryType_SRAM;// FSMC_MemoryType_SRAM;  //SRAM   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;//存储器数据宽度为16bit  
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode =FSMC_BurstAccessMode_Disable;// FSMC_BurstAccessMode_Disable; 
	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;// 低电平有效
	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait=FSMC_AsynchronousWait_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;   
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;  
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;	//存储器写使能 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;  
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable; // 读写使用相同的时序
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;  
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &readWriteTiming;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &readWriteTiming; //读写同样时序

	FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure);  //初始化FSMC配置
 	FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM3, ENABLE);  // 使能BANK1区域3										  
											
}
	  														  
//在指定地址(WriteAddr+Bank1_SRAM3_ADDR)开始,连续写入n个字节.
//pBuffer:字节指针
//WriteAddr:要写入的地址
//n:要写入的字节数
void FSMC_SRAM_WriteBuffer(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u32 n)
{
	for(;n!=0;n--)  
	{										    
		*(vu8*)(Bank1_SRAM3_ADDR+WriteAddr)=*pBuffer;	  
		WriteAddr++;
		pBuffer++;
	}   
}																			    
//在指定地址((WriteAddr+Bank1_SRAM3_ADDR))开始,连续读出n个字节.
//pBuffer:字节指针
//ReadAddr:要读出的起始地址
//n:要写入的字节数
void FSMC_SRAM_ReadBuffer(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u32 n)
{
	for(;n!=0;n--)  
	{											    
		*pBuffer++=*(vu8*)(Bank1_SRAM3_ADDR+ReadAddr);    
		ReadAddr++;
	}  
}

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"  
#include "sram.h"   
  
  //测试用数组，定义一个数组，每个数占4个字节，数组包含250000个值，采用绝对地址定义，数组的起始地址在0x68000000。
u32 testsram[250000] __attribute__((at(0X68000000)));

//外部内存测试(最大支持1M字节内存测试)	    
void fsmc_sram_test(u16 x,u16 y)
{  
	u32 i=0;  	  
	u8 temp=0;	   
	u8 sval=0;	//在地址0读到的数据	  				   
  	printf ("Ex Memory Test:   0KB"); 
	printf ("\r\n\r\n");
	//每隔4K字节,写入一个数据,总共写入256个数据,刚好是1M字节
	for(i=0;i<1024*1024;i+=4096)
	{
		FSMC_SRAM_WriteBuffer(&temp,i,1);
		temp++;
	}
	//依次读出之前写入的数据,进行校验		  
 	for(i=0;i<1024*1024;i+=4096) 
	{
  		FSMC_SRAM_ReadBuffer(&temp,i,1);
		if(i==0)sval=temp;
 		else if(temp<=sval)break;//后面读出的数据一定要比第一次读到的数据大.	   		   
		printf ("Ex Memory Test:   %d KB",(u16)(temp-sval+1)*4);//显示内存容量  
		printf ("\r\n\r\n");
 	}					 
}	

int main(void)
{        
	u8 key;		 
 	u8 i=0;	     
	u32 ts=0;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	
	LED_Init();					//初始化LED
 	KEY_Init();					//按键初始化 
 	FSMC_SRAM_Init();			//初始化外部SRAM    
	printf ("KEY0:Test Sram");
	printf ("KEY1:TEST Data"); 
	for(ts=0;ts<250000;ts++)testsram[ts]=ts;//预存测试数据	 
  	while(1)
	{	
		key=KEY_Scan(0);//不支持连按	
		if(key==KEY0_PRES)fsmc_sram_test(60,170);//测试SRAM容量
		else if(key==KEY1_PRES)//打印预存测试数据
		{
			for(ts=0;ts<250000;ts++)
			{
			printf ("%d",testsram[ts]);//显示测试数据	
				printf ("\r\n\r\n");
			}				
		}else delay_ms(10);   
		i++;
		if(i==20)//DS0闪烁.
		{
			i=0;
			LED0=!LED0;
 		}
	}
}

总结

个人感觉这块知识应该还可以再深入学习一点，目前感觉就是皮毛。

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