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STM32-FSMC理解及与FPGA通讯问题整理_fsmc fpga

作者：Gausst松鼠会 | 2024-04-08 10:27:28

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fsmc fpga

目录

1. FSMC基本原理

 1）FSMC是什么？     

2）FSMC框架

2. FSMC实现

1）硬件连接

2）软件code

1. FSMC基本原理

 1）FSMC是什么？     

        FSMC，灵活静态存储控制器，顾名思义就是STM32 IC去访问外部存储器的一种可灵活配置的控制器。通过对相关寄存器的配置，可以访问不同类型的外部存储器，并且满足不同存储器的时序要求，实现不同场景及应用的灵活通讯。

        那么需要配置哪些寄存器呢？硬件如何连接呢？STM32内部的结构是怎么样的呢？

2）FSMC框架

        首先说下称为FSMC的对应的IC内部的部分及大概结构。如下图可以看出以下几点：

1）FSMC通过AHB总线访问外部存储器，参考时钟是AHB的时钟。

2）可访问的外部存储器有NOR FLASH、 PSRAM、SRAM、NAND FLASH、 PC卡等；

3）外部存储器是被固定划分的区域，有4个bank，每个bank的控制信号不同，数据地址信号和触发信号是一样的。

4）外部存储器的划分如下图，从地址0X6000 0000H-0X9FFF FFFFH的地址区域被划分为4个BANK，可通过选通信号NE来选择访问哪个BANK，第一个bank支持的存储器类型是NOR/PSRAM/SRAM， 第二和第三个bank支持访问NAND FLASH，最后一个bank支持访问PC卡。

 5）上面的每个bank又划分个4个存储区域，以第一个bank为例，划分为等内存空间的NE1, NE2, NE3, NE4。如下图所示，通过HADDR[27:26]这两位来选择使用哪个存储区。 

6）上面的配置寄存器，主要是指如下的3个寄存器的配置，片选以及时序。

2. FSMC实现

1）硬件连接

        STM32通过控制信号，以及地址和数据线连接到外设上，使用的是GPIO口的复用PIN。如下所示位PSRAM和SRAM的连接PIN定义。在STM32的手册中，分别对不同的外设以及是否复用I/O分别进行了PIN的接口定义。

这里的复用I/O指，如下所示，AD既可以作为地址线也可以作为数据线。

2）软件code

       FSMC部分的软件配置主要是FSMC的初始化，即FSMC的时钟配置，接口配置，复用功能配置，时序配置，以及上面的寄存器的配置。如下：

  1. void FSMC_FPGA_Init(void)
  2. {	
  3. 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  4. 	FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
  5. 	FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  readWriteTiming; 
  6. 	
  7. //clock set
  8. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD|RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF|RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);//enable PD,PE,PF,PG clock 
  9. 	RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);// enable FSMC clock 
  10. 	
  11. // FSMC pin of GPIO D,E,F,G  set
  12. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|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;
  13. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  14. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  15. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;//25MHz
  16. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  17. 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 
  18.  
  19. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_3|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;
  20. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  21. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  22. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;//25MHz
  23. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  24. 	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
  25.  
  26. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
  27. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  28. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  29. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;//25MHz
  30. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  31. 	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure); 
  32.  
  33. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;
  34. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  35. 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  36. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;//25MHz
  37. 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  38. 	GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
  39. 	
  40. //set I/O function,and assert PIN signal
  41. 	// fsmc data
  42.     GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  43. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PD15,AF12
  44. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PD0,AF12
  45. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PD1,AF12
  46.     GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_FSMC);//PE7,AF12
  47. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC);
  48. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  49.     GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  50. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_FSMC);
  51. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);
  52.     GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);
  53. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);
  54. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PE15,AF12
  55.     GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_FSMC); 
  56. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_FSMC);
  57. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
  58.     /control signal
  59.     GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);//CLK
  60. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);//OE
  61. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);//WE
  62. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_FSMC); //CS1
  63. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//LB
  64. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//UB
  65. 	//address
  66. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PF0,AF12
  67. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PF1,AF12
  68. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_FSMC);//PF2,AF12
  69. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);//PF3,AF12
  70. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);//PF4,AF12
  71. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);//PF5,AF12
  72. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);//PF12,AF12
  73. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);//PF13,AF12
  74. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_FSMC);//PF14,AF12
  75. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_FSMC);//PF15,AF12
  76. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);
  77. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);
  78. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_FSMC);
  79. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);
  80. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_FSMC);
  81. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);
  82.     GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_FSMC);
  83. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_FSMC);
  84. 	GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_FSMC);
  85.     GPIO_PinAFConfig(GPIOE,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_FSMC);
  86.  
  87. //	fsmc regiter set, every paramter of register setting 
  88. 	readWriteTiming.FSMC_AddressSetupTime = 0x02;	 	//one HCLK 1/36M=27ns
  89. 	readWriteTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x0F;//0x00;	 		
  90. 	readWriteTiming.FSMC_DataSetupTime = 0xFF;//0x03;		 		 
  91. 	readWriteTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x04;		
  92. 	readWriteTiming.FSMC_CLKDivision = 0x07; //168 / 8 = 21 mhz         
  93. 	readWriteTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
  94. 	readWriteTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;	 
  95. 	
  96. //the content value of fsmc register struct 
  97. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM1;
  98. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable; 
  99. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType =FSMC_MemoryType_SRAM;
  100. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;
  101. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode =FSMC_BurstAccessMode_Disable;
  102. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
  103. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait=FSMC_AsynchronousWait_Disable;
  104. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;   
  105. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;  
  106. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;	
  107. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;  
  108. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable; 
  109. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;  
  110. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &readWriteTiming;
  111. 	FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &readWriteTiming; 
  112.  
  113. //register address mapping 
  114. 	FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure);  //init fsmc set
  115. 	FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM1, ENABLE);  // enable bank1		
  116. }

3. 问题整理

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