目錄
Preface：
（一）原理相關(guān)
（二）CUBEMX配置
（三）輪詢方式讀寫
（四）DMA方式讀寫
Preface：
STM32F4有一個FSMC（Flexible Static Memory Controller，可變靜態(tài)存儲控制器），可以用來驅(qū)動8080接口的TFT LCD，我之前就寫過一篇blog，是用FSMC來驅(qū)動4.3寸液晶屏；此外，還可以用FSMC來連接外部的各種存儲器，比如說SRAM、NOR FLASH、PSRAM等等；但是每個區(qū)（Bank）的功能是不一樣的；Bank1可以連接多達4個NOR FLASH或PSRAM/SRAM存儲器件（通過片選）；Bank2和Bank3只能用于訪問NAND FLASH，且每個Bank只能連一個設(shè)備；Bank4只能用于連接PC Card設(shè)備。
（一）原理相關(guān)
STM32F4的FSMC控制器的存儲區(qū)分為4個區(qū)，分別為Bank 1~Bank 4，每個Bank大小為2e28個字節(jié)，即256MB，因此總共管理的內(nèi)存可達到1GB；而每個Bank又分成4個子區(qū)，每個子區(qū)64MB；Bank1的地址范圍為0x6000 0000h~6FFF FFFFh，Bank2的地址范圍為0x7000 0000h~7FFF FFFFh，Bank3的地址范圍為0x8000 0000h~8FFF FFFFh，Bank4的地址范圍為0x9000 0000h~9FFF FFFFh；如下圖：
對于STM32F407ZGT6來說，其內(nèi)部SRAM為192kB，一般的應用程序是足夠用了，但是在使用GUI（特別是要做得很炫酷那種）等需要大量內(nèi)存的功能時，192kB是不太夠的，可能就需要擴展SRAM了。FSMC連接PSRAM/SRAM設(shè)備時，接口線的功能如下表所示：?
根據(jù)開發(fā)板的原理圖（如下圖）可知，F(xiàn)SMC的NE3線連接到了外部SRAM的片選，而由于只有Bank1才能連接SRAM，所以可知板子用的是FSMC的Bank1的子區(qū)3來連接外部SRAM；
該SRAM芯片為IS62WV51216，這是一個16位寬512K容量(512K×16位，即1024KB)的靜態(tài)內(nèi)存芯片。它與MCU的連接電路如下圖所示。芯片幾個主要管腳的功能，以及與MCU的連接原理如下：
- A0至A18是19根地址線，連接FSMC的19根地址線，即FSMC_A0至FSMC_A18；
- I/O0至I/O15是16位數(shù)據(jù)線，連接FSMC的FSMC_D0至FSMC_D15數(shù)據(jù)線；
- CE是芯片的片選信號，連接MCU的FSMC_NE3(PG10引腳)，也就是Bank1子區(qū)3的片選信號；
- OE是輸出使能信號，連接MCU的FSMC_NOE(PD4引腳)，是讀數(shù)據(jù)時的使能信號；
- WE是寫使能信號，連接MCU的FSMC_NWE (PD5引腳)，是寫數(shù)據(jù)使能信號；
- UB是高字節(jié)使能信號，連接MCU的FSMC_NBL[1](PE1引腳)；LB是低字節(jié)使能信號，連接MCU的FSMC_NBL[0](PE0引腳)；通過UB和LB的控制可以只讀取一個地址的高字節(jié)（I/O8~I/O15）或低字節(jié)（I/O0~I/O7），或讀取16位數(shù)據(jù)；
IS62WV51216有19根地址線，能表示的地址范圍是512K，而數(shù)據(jù)寬度是16位（2B），因此實際存儲容量是1024KB，偏移地址范圍是0x00000~0x7FFFF。又因為Bank1子區(qū)3的起始地址是0x68000000，所以IS62WV51216的全部1024KB的地址范圍是 0x68000000~0x680FFFFF。FSMC_NBL[1]和FSMC_NBL[0]分別控制高位字節(jié)和低位字節(jié)訪問，實現(xiàn)全部1024KB存儲空間的按字節(jié)訪問。
（二）CUBEMX配置
cubemx中的FSMC模式配置如下（選擇子區(qū)3，片選為NE3；Mem類型SRAM；地址19位；數(shù)據(jù)16位；Wait是PSRAM芯片發(fā)送給FSMC的等待輸入信號，IS62WV51216沒有該線，所以disable掉；最后勾上Byte enable，允許字節(jié)訪問）：
開啟之后再對照原理圖看一遍發(fā)現(xiàn)引腳剛好與開發(fā)板上的一致，因此無需更改引腳重映射：
接下來進行參數(shù)配置；首先是控制參數(shù)：Memory type只能選SRAM；Bank只能選Bank1子區(qū)3，這兩項與模式設(shè)置部分是一一對應的；Write operation設(shè)置為Enabled，表示使能寫操作；Extended mode設(shè)置為Disabled，F(xiàn)SMC自動使用模式A對SRAM進行操作，SRAM的讀寫操作速度基本相同，所以讀寫操作可以使用相同的時序參數(shù)，無需使用擴展模式單獨設(shè)置讀時序和寫時序；接下來是時序參數(shù)：地址建立時間ADDSET，設(shè)置范圍為0~15，設(shè)置為0即可；數(shù)據(jù)建立時間DATASET，設(shè)置范圍為1~255，設(shè)置為8；總線翻轉(zhuǎn)時間，設(shè)置范圍為0~15，設(shè)置為0即可；
另外，因為FSMC參數(shù)設(shè)置部分沒有DMA設(shè)置頁面，如果要用DMA的話需要去System Core的DMA里面手動創(chuàng)建，并且在代碼里要手動LINK DMA；
如下圖所示：
然后，因為代碼里會使用隨機數(shù)生成器，所以打開Security分組下的RNG模塊，啟用RNG；RNG需要用到48MHz時鐘，時鐘樹上可能會提示錯誤；單擊時鐘樹界面上的Resolve Clock Issues，讓cubemx自動解決即可：
?
配置好后直接生成代碼即可
（三）輪詢方式讀寫
首先加入3個宏，分別表示Bank1子區(qū)3的SRAM起始地址、中間地址、結(jié)束地址，如下所示：
#define SRAM_ADDR_BEGIN 0x68000000UL //Bank1子區(qū)3的SRAM起始地址
#define SRAM_ADDR_HALF 0x68080000UL //SRAM中間地址，一共512KB
#define SRAM_ADDR_END 0x680FFFFFUL //SRAM結(jié)束地址，一共1024KB然后封裝一下讀取、寫入數(shù)據(jù)；如下：
#include "fsmc_func.h"
#include "fsmc.h"
#include "rng.h"
/*
* 用HAL函數(shù)寫入數(shù)據(jù)
* */
HAL_StatusTypeDef SRAM_WriteByFunc() {
HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
uint8_t str[] = "Input Data"; //待寫入字符
uint16_t length = sizeof (str); //數(shù)據(jù)長度(注意是字節(jié)數(shù))，包括'\0'
auto *paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN); //目標地址
//寫入字符串
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Write_8b(&hsram3, paddr, str, length)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
//寫入數(shù)字
uint32_t num = 0;
paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_HALF); //修改目標地址
HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &num); //生成隨機數(shù)
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Write_32b(&hsram3, paddr, &num, 1)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
return status;
}
/*
* 用HAL函數(shù)讀取數(shù)據(jù)
* */
HAL_StatusTypeDef SRAM_ReadByFunc() {
HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
auto *paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN);
uint8_t str[30];
uint16_t length = 30; //讀取字節(jié)數(shù)
//讀取字符
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Read_8b(&hsram3, paddr, str, length)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
//讀取數(shù)字
uint32_t num = 0;
paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_HALF);
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Read_32b(&hsram3, paddr, &num, 1)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
return status;
}
?然后在主函數(shù)中輸入測試代碼，測試是否正確寫入、讀出：
進入調(diào)試，跑了上半部分，status為HAL_OK，說明成功寫入字符串：
?跑完下半部分，status為HAL_OK，說明成功寫入隨機數(shù)num：
接下來是讀出調(diào)試；重新讀出SRAM開始出的字符，發(fā)現(xiàn)前面部分與剛剛寫入的字符串一模一樣，且status仍為HAL_OK，表示成功寫入，讀出字符串：
接著重新讀出SRAM中間部分的一個32位數(shù)字，發(fā)現(xiàn)status為HAL_OK，說明讀取成功，并且能看到num中的數(shù)字與剛剛寫入的隨機數(shù)一模一樣，表示成功寫入、讀出數(shù)字：
除此之外，因為這個擴展RAM本質(zhì)上還是存儲器，所以還可以不使用HAL庫函數(shù)，直接使用指針讀取指定地址的內(nèi)容；STM32是32位機器，最大能夠管理的地址空間為2e32 = 4GB，只要在0x0000 0000h~0xFFFF FFFFh中實際存在的地址，STM32都能訪問；下面代碼是通過指針直接訪問對應地址中的內(nèi)容：
/*
* 用指針寫入數(shù)據(jù)
* */
void SRAM_WriteByPointer() {
uint16_t num = 100;
uint16_t *paddr_16b = (uint16_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN); //uint16_t類型的指針
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
num += 10;
*paddr_16b = num; //指定地址寫入數(shù)據(jù)
paddr_16b++; //每次自增2B
}
}
/*
* 用指針讀出數(shù)據(jù)
* */
void SRAM_ReadByPointer() {
uint16_t num[5] = {0};
uint16_t *paddr_16b = (uint16_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN); //uint16_t類型的指針
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
num[i] = *paddr_16b;
paddr_16b++;
}
}通過調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)，用指針來讀寫數(shù)據(jù)也無誤：
PS.注意，在使用HAL函數(shù)讀寫外部SRAM數(shù)據(jù)時，傳遞的目的地址必須是uint32_t類型的指針；而在使用指針直接訪問SRAM時，指針的類型需要與實際訪問的數(shù)據(jù)類型一致，比如說要讀一個16位的數(shù)據(jù)，就要指定讀取地址為一個uint16_t的指針（因為指針只是一個數(shù)，指針的類型就是表示該指針所指向的地址中的數(shù)據(jù)的類型）
（四）DMA方式讀寫
前面說了，要用FSMC的DMA需要去System Core的DMA里面手動創(chuàng)建，并且在代碼里要手動LINK DMA；為了使用DMA，重新打開項目中的cubemx，如下：
然后進入DMA設(shè)置頁面，在MenToMem欄新建一個DMA流，發(fā)現(xiàn)DMA2中出現(xiàn)了一個同樣的DMA流，這是因為只有DMA2控制器支持mem到mem的傳輸，DMA1不支持；設(shè)置屬性如下：
- DMA的工作模式只能設(shè)置為Normal模式，沒有Circular模式；
- DMA流自動使用FIFO（DMA流隊列），且不能關(guān)閉，Burst Size保持默認Single即可；
- 源存儲器和目標存儲器的數(shù)據(jù)寬度設(shè)置為Word，這是因為HAL_SRAM_Write_DMA()和HAL_SRAM_Read_DMA()函數(shù)只支持uint32_t類型的數(shù)據(jù)buffer；
- 源存儲器和目標存儲器都應開啟地址自增；
配置如下圖所示：?
此外，還要在NVIC中開啟該DMA流的中斷，否則系統(tǒng)不會調(diào)用中斷回調(diào)函數(shù)；然后生成代碼即可；
首先添加幾個定義，主要是定義需要用得的宏、變量；如下：
#define COUNT 5 //緩沖區(qū)數(shù)據(jù)個數(shù)
uint32_t txbuf[COUNT]; //DMA發(fā)送緩沖區(qū)
uint32_t rxbuf[COUNT]; //DMA接收緩沖區(qū)
bool direction = true; //DMA傳輸方向：ture表示MCU向外部SRAM傳，false則相反
bool is_busy = false; //DMA狀態(tài)：true表示正忙，false表示idle還有，在主函數(shù)初始化FSMC后，需要加上LINK，將DMA流對象連接到SRAM對象：
接下來，封裝一下DMA數(shù)據(jù)讀、寫函數(shù)；如下：
/*
* DMA發(fā)送函數(shù)
* */
HAL_StatusTypeDef SRAM_WriteDMA() {
HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
uint32_t val = 1000;
//準備數(shù)據(jù)
for (int i = 0; i < COUNT; ++i) {
txbuf[i] = val;
val += 100;
}
direction = true;
dma_is_busy = true; //指示傳輸方向以及狀態(tài)
uint32_t *paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN);
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Write_DMA(&hsram3, paddr, txbuf, COUNT)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
return status;
}
/*
* DMA讀取函數(shù)
* */
HAL_StatusTypeDef SRAM_ReadDMA() {
HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
uint32_t *paddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN);
direction = false;
dma_is_busy = true; //指示傳輸方向以及狀態(tài)
if (HAL_OK == HAL_SRAM_Read_DMA(&hsram3, paddr, rxbuf, COUNT)) {
HAL_Delay(1);
} else {
status = HAL_ERROR;
}
return status;
}
/*
* DMA傳輸結(jié)束中斷回調(diào)函數(shù)
* */
volatile uint8_t test = 0;
/*
* 測試變量 test
* 當MCU向外部SRAM寫入成功時，該變量賦值為1
* 當MCU從外部SRAM讀取成功時，該變量賦值為2
* */
void HAL_SRAM_DMA_XferCpltCallback(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{
if (direction) { //方向為
test = 1;
} else {
test = 2;
}
dma_is_busy = false; //表示dma傳輸結(jié)束
}
在主函數(shù)中調(diào)用這兩個函數(shù)，打個斷點，然后進入快樂的debug環(huán)節(jié)；一開始發(fā)現(xiàn)幾個全局變量不在watch窗口中，首先加入窗口：
接著檢查一下txbuf和rxbuf中的值，看是否正確：
然后在中斷回調(diào)函數(shù)中打一個斷點，看發(fā)送完成是否會進入回調(diào)；并注意發(fā)送數(shù)據(jù)前兩個標志以及test變量的值：
接著走一步，發(fā)現(xiàn)發(fā)送成功了，進入了HAL_Delay()函數(shù)，然后再走一步，果然進入了回調(diào)函數(shù)；如下：
說明理論與實際情況一致，DMA發(fā)送成功。
接下來進入接收環(huán)節(jié)；一樣的調(diào)試方法，最后發(fā)現(xiàn)依然進入回調(diào)函數(shù)，test被賦為2，此時查看rxbuf的值，可以看到與剛剛發(fā)送的5個數(shù)據(jù)一模一樣，說明DMA接收也成功；如下：
大功告成！
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