STM32 FSMC 學習筆記
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FSMC(Flexihie Static Memory Controller，可變靜態(tài)存儲控制器)是STM32系列中內(nèi)部集成256 KB以上FlaSh，后綴為xC、xD和xE的高存儲密度微控制器特有的存儲控制機制。之所以稱為“可變”，是由于通過對特殊功能寄存器的設置，F(xiàn)SMC能夠根據(jù)不同的外部存儲器類型，發(fā)出相應的數(shù)據(jù)／地址／控制信號類型以匹配信號的速度，從而使得STM32系列微控制器不僅能夠應用各種不同類型、不同速度的外部靜態(tài)存儲器，而且能夠在不增加外部器件的情況下同時擴展多種不同類型的靜態(tài)存儲器，滿足系統(tǒng)設計對存儲容量、產(chǎn)品體積以及成本的綜合要求
1．1 FSMC技術優(yōu)勢
①支持多種靜態(tài)存儲器類型。STM32通過FSMC町以與SRAM、ROM、PSRAM、NOR Flash和NANDFlash存儲器的引腳直接相連。
②支持豐富的存儲操作方法。FSMC不僅支持多種數(shù)據(jù)寬度的異步讀／寫操作，而且支持對NOR／PSRAM／NAND存儲器的同步突發(fā)訪問方式。
⑤支持代碼從FSMC擴展的外部存儲器中直接運行，而不需要首先調(diào)入內(nèi)部SRAM。
1．2 FSMC內(nèi)部結構
STM32微控制器之所以能夠支持NOR Flash和NAND Flash這兩類訪問方式完全不同的存儲器擴展，是因為FSMC內(nèi)部實際包括NOR Flash和NAND／PC Card兩個控制器，分別支持兩種截然不同的存儲器訪問方式。在STM32內(nèi)部，F(xiàn)SMC的一端通過內(nèi)部高速總線AHB連接到內(nèi)核Cortex－M3，另一端則是面向擴展存儲器的外部總線。內(nèi)核對外部存儲器的訪問信號發(fā)送到AHB總線后，經(jīng)過FSMC轉(zhuǎn)換為符合外部存儲器通信規(guī)約的信號，送到外部存儲器的相應引腳，實現(xiàn)內(nèi)核與外部存儲器之間的數(shù)據(jù)交互。FSMC起到橋梁作用，既能夠進行信號類型的轉(zhuǎn)換，又能夠進行信號寬度和時序的調(diào)整，屏蔽掉不同存儲類型的差異，使之對內(nèi)核而言沒有區(qū)別。
1．3 FSMC映射地址空間
FSMC管理1 GB的映射地址空間。該空間劃分為4個大小為256 MB的BANK，每個BANK又劃分為4個64 MB的子BANK，如表1所列。FSMC的2個控制器管理的映射地址空間不同。NOR Flash控制器管理第1個BANK，NAND／PC Card控制器管理第2～4個BANK。由于兩個控制器管理的存儲器類型不同，擴展時應根據(jù)選用的存儲設備類型確定其映射位置。其中，BANK1的4個子BANK擁有獨立的片選線和控制寄存器，可分別擴展一個獨立的存儲設備，而BANK2～BANK4只有一組控制寄存器。
2 FSMC擴展NOR Flash配置
SRAM／ROM、NOR Flash和PSRAM類型的外部存儲器都是由FSMC的NOR Flash控制器管理的，擴展方法基本相同，其中NOR Flash最為復雜。通過FSMC擴展外部存儲器時，除了傳統(tǒng)存儲器擴展所需要的硬件電路外，還需要進行FSMC初始化配置。FSMC提供大量、細致的可編程參數(shù)，以便能夠靈活地進行各種不同類型、不同速度的存儲器擴展。外部存儲器能否正常工作的關鍵在于：用戶能否根據(jù)選用的存儲器型號，對配置寄存器進行合理的初始化配置。
(1)確定映射地址空間
根據(jù)選用的存儲器類型確定擴展使用的映射地址空間。NOR Flash只能選用BANK1中的4個子BANK。選定映射子BANK后，即可確定以下2方面內(nèi)容：
①硬件電路中用于選中該存儲器的片選線FSMC_NEi(i為子BANK號，i=1，…，4)；
②FSMC配置中用于配置該外部存儲器的特殊功能寄存器號(如表1所列)。
(2)配置存儲器基本特征
通過對FSMC特殊功能寄存器FSMC_BCRi(i為子BANK號，i=1，…，4)中對應控制位的設置，F(xiàn)SMC根據(jù)不同存儲器特征可靈活地進行工作方式和信號的調(diào)整。根據(jù)選用的存儲器芯片確定需要配置的存儲器特征，主要包括以下方面：
①存儲器類型(MTYPE)是SRAM／ROM、PSRAM，還是NOR FlaSh；
②存儲芯片的地址和數(shù)據(jù)引腳是否復用(MUXEN)，F(xiàn)SMC可以直接與AD0～AD15復用的存儲器相連，不需要增加外部器件；
③存儲芯片的數(shù)據(jù)線寬度(MWID)，F(xiàn)SMC支持8位／16位兩種外部數(shù)據(jù)總線寬度；
④對于NOR Flash(PSRAM)，是否采用同步突發(fā)訪問方式(B URSTEN)；
⑤對于NOR Flash(PSRAM)，NWAIT信號的特性說明(WAITEN、WAITCFG、WAITPOL)；
⑥對于該存儲芯片的讀／寫操作，是否采用相同的時序參數(shù)來確定時序關系(EXTMOD)。
(3)配置存儲器時序參數(shù)
FSMC通過使用可編程的存儲器時序參數(shù)寄存器，拓寬了可選用的外部存儲器的速度范圍。FSMC的NORFlash控制器支持同步和異步突發(fā)兩種訪問方式。選用同步突發(fā)訪問方式時，F(xiàn)SMC將HCLK(系統(tǒng)時鐘)分頻后，發(fā)送給外部存儲器作為同步時鐘信號FSMC_CLK。此時需要的設置的時間參數(shù)有2個：
①HCLK與FSMC_CLK的分頻系數(shù)(CLKDIV)，可以為2～16分頻；
②同步突發(fā)訪問中獲得第1個數(shù)據(jù)所需要的等待延遲(DATLAT)。
對于異步突發(fā)訪問方式，F(xiàn)SMC主要設置3個時間參數(shù)：地址建立時間(ADDSET)、數(shù)據(jù)建立時間(DATAST)和地址保持時間(ADDHLD)。FSMC綜合了SRAM／ROM、PSRAM和NOR Flash產(chǎn)品的信號特點，定義了4種不同的異步時序模型。選用不同的時序模型時，需要設置不同的時序參數(shù)，如表2所列。在實際擴展時，根據(jù)選用存儲器的特征確定時序模型，從而確定各時間參數(shù)與存儲器讀／寫周期參數(shù)指標之間的計算關系；利用該計算關系和存儲芯片數(shù)據(jù)手冊中給定的參數(shù)指標，可計算出FSMC所需要的各時間參數(shù)，從而對時間參數(shù)寄存器進行合理的配置。
FSMC全稱“靜態(tài)存儲器控制器”。
使用FSMC控制器后，可以把FSMC提供的FSMC_A[25:0]作為地址線，而把FSMC提供的FSMC_D[15:0]作為數(shù)據(jù)總線。
(1)當存儲數(shù)據(jù)設為8位時，(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b)
地址各位對應FSMC_A[25:0]，數(shù)據(jù)位對應FSMC_D[7:0]
(2)當存儲數(shù)據(jù)設為16位時，(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b)
地址各位對應FSMC_A[24:0]，數(shù)據(jù)位對應FSMC_D[15:0]
FSMC 包括4個模塊：
(1)AHB接口（包括FSMC配置寄存器）
(2)NOR閃存和PSRAM控制器（驅(qū)動LCD的時候LCD就好像一個PSRAM的里面只有2個16位的存儲空間，一個是DATA RAM 一個是CMD RAM）
(3)NAND閃存和PC卡控制器
(4)外部設備接口
注：FSMC可以請求AHB進行數(shù)據(jù)寬度的操作。如果AHB操作的數(shù)據(jù)寬度大于外部設（NOR或NAND或LCD）的寬度，此時FSMC將AHB操作分割成幾個連續(xù)的較小的數(shù)據(jù)寬度，以適應外部設備的數(shù)據(jù)寬度。
FSMC對外部設備的地址映像從0x6000 0000開始，到0x9FFF FFFF結束，共分4個地址塊，每個地址塊256M字節(jié)?？梢钥闯?，每個地址塊又分為4個分地址塊，大小64M。對NOR的地址映像來說，我們可以通過選擇HADDR[27:26]來確定當前使用的是哪個64M的分地址塊，如下頁表格。而這四個分存儲塊的片選，則使用NE[4:1]來選擇。數(shù)據(jù)線/地址線/控制線是共享的。
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