STM32通过FSMC读写FPGA_fpga通过并行总线读写寄存器组的方法

目录

1.硬件设计

2.STM32F103端代码

3.FPGA端代码

1.硬件设计

硬件平台：（STM32F103VC + EP4C6E22C8）

STM32F103VC是100管脚的，FSMC引脚定义：地址仅有A19-23  A16-18 共8根地址线，数据线有16根，控制信号RD、WR、NE1

FPGA挂在BANK1的第一区（NE1，还可以有NE2、3、4） 这样可以在FPGA内定义8个寄存器（仅解析A16-18三根地址线）。

2.STM32F103端代码

/***********************************************************
       据此定义如下STM32与FPGA间通信用的寄存器 
********************************************************** */
 
#define ARM_FPGA_REG0 *((volatile unsigned short *)((u32)0x60000000))
 
#define ARM_FPGA_REG1 *((volatile unsigned short*)( (u32)0x60020000))
 
#define ARM_FPGA_REG2 *((volatile unsigned short*)( (u32)0x60040000))
 
#define ARM_FPGA_REG3 *((volatile unsigned short*)( (u32)0x60060000))
 
#define ARM_FPGA_REG4 *((volatile unsigned short*)( (u32)0x60080000))
 
#define ARM_FPGA_REG5 *((volatile unsigned short *)((u32)0x600a0000))
 
#define ARM_FPGA_REG6 *((volatile unsigned short *)((u32)0x600c0000))
 
#define ARM_FPGA_REG7 *((volatile unsigned short *)((u32)0x600e0000))
 
 
 
  /* FSMC对应的GPIO选第二功能，100pin的和非100pin的管脚是有差别的  */ 
 
void FSMC_GPIO_Configuration(void)
 
{
 
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
 
 
  /* SRAM 数据线双向IO  PD 和 PE               */
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 |
 
                                                    GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //GPIO_Mode_AF_PP是复用第二功能，也即FSMC
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 
 
  
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 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;
 
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
 
  
 
  /* SRAM Address lines configuration   PD11 12 13 对应 A16 17 18  
      PE2 3 4 5 6 对应 A23 19 20 21 22  总共8根地址线            */
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 |GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;
 
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
 
  
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | 
 
                                                    GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
 
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
 
   
 
  /* WR and RD configuration */  
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 |GPIO_Pin_5;
 
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
 
  
 
  /* NE1 PD7 片选 */
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; 
 
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
 
  
 
  /* NBL0, NBL1 configuration 高低字节使能*/
 
//  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; 
 
//  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure); 
 
}
 
 
 
  /*设置FSMC接口时序，控制对象，以及BANK以及区（一个Bank有4个区（4个片选））        */ 
 
void FSMC_SRAM_Init(void)
 
{
 
  FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
 
  FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  p;
 
  
 
/*-- FSMC Configuration ------------------------------------------------------*/
 
  p.FSMC_AddressSetupTime = 0;
 
  p.FSMC_AddressHoldTime = 0;
 
  p.FSMC_DataSetupTime = 2;
 
  p.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0;
 
  p.FSMC_CLKDivision = 0;
 
  p.FSMC_DataLatency = 0;
 
  p.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;
 
 
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM1;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType = FSMC_MemoryType_SRAM;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth =   
 
  FSMC_MemoryDataWidth_16b;//FSMC_MemoryDataWidth_8b;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode = FSMC_BurstAccessMode_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsyncWait = FSMC_AsyncWait_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &p;
 
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &p;
 
 
 
  FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure); 
 
 
 
  /* Enable FSMC Bank1_SRAM Bank */
 
  FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM1, ENABLE);  
 
}
 
 
 
/*  另外不要忘了使能FSMC时钟以及对应GPIO的时钟，放在RCC_Configuration()里面了 */
 
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE, 
 
                                            ENABLE);
 
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);
 
 
 
至此STM32配置FSMC就完成了，可以编写测试程序了：
 
void main(void)
 
{
 
        u32 i = 0;
 
        u16 j = 0; 
 
 
        RCC_Configuration();                        
 
        NVIC_Configuration();                       
 
        FSMC_GPIO_Configuration();                  
 
        FSMC_SRAM_Init();                           
 
        USART_Initial();//UART1端口配置             
 
                                                    
 
        printf("start test!\r\n");                  
 
                                                    
 
        for(j = 0; j < 256; j++)                    
 
        {                                           
 
               ARM_FPGA_REG2 = j << 8 | j;                 
 
               printf("0x%4x\r\n", ARM_FPGA_REG2);         
 
        }                                           
 
                                                    
 
        for(i = 0; i < 65536; i++)                  
 
        {                                           
 
               ARM_FPGA_REG1 = (u16)i;                    
 
               if(ARM_FPGA_REG1 != i)                      
 
                   printf("%d\r\n", ARM_FPGA_REG1);           
 
        }                                           
 
        printf("test over!\r\n");                   
 
        
 
         while(1)
 
         {
 
         }
 
}

3.FPGA端代码

/*   FPGA端得代码和上次DSP与FPGA通信的代码基本一致，如下：    */
 
module      STM32_FPGA(
                                          input  main_clk,  //25M晶振
                                          output arm_clk,  //FPGA输出8M时钟作为STM32的外部时钟HSE，经过PLL倍频后得
                                                                     //72M系统时钟
 
                                          output led,       //指示灯，无关紧要
 
                                          input [2:0] addr,
                                          inout [15:0] data,
                                          input FPGA_CS0,//FPGA片选
                                          input RD,
                                          input WR  
                                         );
 
 
 
 
 
wire clk;
 
 
 
pll_50M       pll_50M_inst (
                                          .inclk0 ( main_clk ),//25M
                                          .c0 ( clk ),             //50M
                                          .c1 ( arm_clk )      //8M    
                                        );
 
 
 
 
 
reg [24:0] cnt = 0;
 
always @(posedge clk)
 
     cnt <= cnt + 1'b1; 
 
 
 
assign led = cnt[24];
 
 
 
 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG0; 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG1;
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG2; 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG3; 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG4;
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG5; 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG6; 
 
reg [15:0] ARM_FPGA_REG7; 
 
 
 
 
 
wire rd_en = ~FPGA_CS0 && ~RD;
 
 
 
reg [15:0] data_reg; 
 
//always @(posedge clk) //!                               
 
always @(*)
 
begin                                                
 
   if(rd_en)                                 
 
     begin                                           
 
        case(addr[2:0])                              
 
         3'd0   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG0;        
 
         3'd1   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG1;        
 
         3'd2   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG2;        
 
         3'd3   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG3;        
 
         3'd4   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG4;        
 
         3'd5   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG5;        
 
         3'd6   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG6;        
 
         3'd7   :  data_reg <= ARM_FPGA_REG7;        
 
         default:  ;                                 
 
        endcase                               
 
     end                                                                                              
 
end                                           
 
 
 
/* WR上升沿STM32的数据写入FPGA，即sampling point */ 
 
 
 
reg WR_tmp1;
 
reg WR_tmp2;
 
always @(posedge clk)
 
begin
 
    WR_tmp1 <= WR;
 
    WR_tmp2 <= WR_tmp1;
 
end 
 
 
 
wire WR_RISING = ~WR_tmp2 && WR_tmp1;//与clk同步 
 
 
 
 
 
always @(*)                                  
 
begin                                      
 
  if(WR_RISING)                            
 
     begin                                    
 
        case(addr[2:0])                       
 
         3'd0   :  ARM_FPGA_REG0 <= data;     
 
         3'd1   :  ARM_FPGA_REG1 <= data;     
 
         3'd2   :  ARM_FPGA_REG2 <= data;     
 
         3'd3   :  ARM_FPGA_REG3 <= data;     
 
         3'd4   :  ARM_FPGA_REG4 <= data;     
 
         3'd5   :  ARM_FPGA_REG5 <= data;     
 
         3'd6   :  ARM_FPGA_REG6 <= data;     
 
         3'd7   :  ARM_FPGA_REG7 <= data;     
 
         default:  ;                          
 
        endcase                        
 
     end                                      
 
end                                        
 
 
 
assign data = rd_en ? data_reg : 16'hzzzz;
 
 
 
endmodule

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