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外部 SRAM 实验

news 来源：原创 2024/4/27 16:26:58

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（SRAM）芯片。

IS62WV51216特点：

①高速。具有45ns/55ns访问速度。

②低功耗。操作时：36mW;待机时：12uW。

③兼容TTL电平。

④全静态操作。不需要刷新和时钟电路。

⑤三态输出。

⑥字节控制功能。支持高/低字节控制。

图中A0~18为地址线，总共19根地址线（即2^19=512K，1K=1024）；I/O0~15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；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；

IS62WV51216读时序

重点时序：读周期时间(tRC) 、地址建立时间(tAA) 、OE建立时间(tDOE)

我们开发板使用55ns的IS62WV51216，tRC=55ns tAA=55ns（Max），tDOE=25ns（Max）

IS62WV51216写时序

重点时序：写周期时间(tWC) 、地址建立时间(tSA) 、WE脉宽(tPWE)

开发板使用55ns的IS62WV51216，tWC=55ns tSA=0ns，tPWE=45ns（min）

FSMC介绍

FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡连接，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器。FSMC的框图如下图所示：

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IS62WV51216的信号包括：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。

STM32的FSMC支持8/16位数据宽度，我们这里用到的SRAM是16位宽度的，所以在设置的时候，选择16位宽就OK了。FSMC的外部设备地址映像，STM32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

STM32的FSMC存储块1（Bank1）用于驱动NOR FLASH/SRAM/PSRAM，被分为4个区，每个区管理64M字节空间，每个区都有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1的256M字节空间由28根地址线（HADDR[27:0]）寻址。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。如下表所示：

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]

不论外部接8位/16位宽设备，FSMC_A[0]永远接在外部设备地址A[0]

STM32的FSMC存储块1 支持的异步突发访问模式包括：模式1、模式A~D等多种时序模型，驱动SRAM时一般使用模式1或者模式 A，这里我们使用模式A来驱动SRAM

对于NOR FLASH/PSRAM控制器(存储块1)，通过FSMC_BCRx、FSMC_BTRx和FSMC_BWTRx寄存器设置（其中x=1~4，对应4个区）。通过这3个寄存器，可以设置FSMC访问外部存储器的时序参数，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。

SRAM/NOR闪存片选控制寄存器（FSMC_BCRx）

EXTMOD：扩展模式使能位，控制是否允许读写不同的时序，设置为0

WREN：写使能位。我们需要向SRAM写数据，故该位必须设置为1

MWID[1:0]：存储器数据总线宽度。00，表示8位数据模式；01表示16位数据模式；10和11保留。我们的SRAM是16位数据线，所以设置WMID[1:0]=01。

MTYP[1:0]：存储器类型。00表示SRAM、ROM；01表示PSRAM；10表示NOR FLASH;11保留。我们驱动的芯片为SRAM，所以需要设置MTYP[1:0]=00。

MBKEN：存储块使能位。需设置为1 。

SRAM/NOR闪存片选时序寄存器（FSMC_BTRx）

ACCMOD[1:0]：访问模式。00:模式A；01:模式B；10:模式C；11:模式D。 DATAST[7:0]：数据保持时间，等于: DATAST(+1)个HCLK时钟周期，DATAST最大为255。对IS62WV51216来说，其实就是OE/WE低电平持续时间，最大为55ns。对STM32F1，一个HCLK=13.8ns (1/72M)，设置为3；对STM32F4，一个HCLK=6ns(1/168M) ，设置为8。 ADDSET[3:0]：地址建立时间。表示：ADDSET (+1)个HCLK周期，ADDSET最大为15。对IS62WV51216来说，访问周期最快位55ns，而我们前面的设置，已经可以保证访问周期不小于55ns，因此这个地址建立时间，我们可以直接设置为0即可。

因为设置了EXTMOD位，所以读写时序共用这个时序寄存器！

寄存器组合说明

在ST官方库提供的的寄存器定义里面，并没有定义FSMC_BCRx、FSMC_BTRx、FSMC_BWTRx等这个单独的寄存器，而是将他们进行了一些组合。规律如下：

FSMC_BCRx和FSMC_BTRx，组合成BTCR[8]寄存器组，他们的对应关系如下：

BTCR[0]对应FSMC_BCR1，BTCR[1]对应FSMC_BTR1

BTCR[2]对应FSMC_BCR2，BTCR[3]对应FSMC_BTR2

BTCR[4]对应FSMC_BCR3，BTCR[5]对应FSMC_BTR3

BTCR[6]对应FSMC_BCR4，BTCR[7]对应FSMC_BTR4

FSMC_BWTRx则组合成BWTR[7]，他们的对应关系如下：

BWTR[0]对应FSMC_BWTR1，BWTR[2]对应FSMC_BWTR2，

BWTR[4]对应FSMC_BWTR3，BWTR[6]对应FSMC_BWTR4，

BWTR[1]、BWTR[3]和BWTR[5]保留，没有用到。

硬件连接

代码讲解：

sram.c 文件：此部分代码包含 3 个函数，FSMC_SRAM_Init 函数用于初始化，包括 FSMC 相关 IO 口的初始化以及 FSMC 配置；FSMC_SRAM_WriteBuffer 和 FSMC_SRAM_ReadBuffer 这两个函数分别用于在外部 SRAM 的指定地址写入和读取指定长度的数据（字节数）。这里需要注意的是：FSMC 当位宽为 16 位的时候，HADDR 右移一位同地址对其，但是 ReadAddr 我们这里却没有加 2，而是加 1，是因为我们这里用的数据为宽是 8 位，通过 UB 和 LB 来控制高低字节位，所以地址在这里是可以只加 1 的。另外，因为我们使用的是 BANK1，区域 3，所以外部 SRAM 的基址为：0x68000000。

main.c文件

u32 testsram[250000] __attribute__((at(0X68000000)));//测试用数组
//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	  				   
  	LCD_ShowString(x,y,239,y+16,16,"Ex Memory Test:   0KB"); 
	//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.	   		   
		LCD_ShowxNum(x+15*8,y,(u16)(temp-sval+1)*4,4,16,0);//显示内存容量  
 	}					 
}	

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
 	LCD_Init();         //LCD初始化
 	KEY_Init();					//按键初始化 
 	FSMC_SRAM_Init();			//初始化外部SRAM  
 	POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");	
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"SRAM TEST");	
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
	LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/14");   
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Test Sram");
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY1:TEST Data");
 	POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色  
	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++)LCD_ShowxNum(60,190,testsram[ts],6,16,0);//显示测试数据	 
		}else delay_ms(10);   
		i++;
		if(i==20)//DS0闪烁.
		{
			i=0;
			LED0=!LED0;
 		}
	}
}

此段代码，我们定义了一个超大数组 testsram，我们指定该数组定义在外部 sram 起始地址（__attribute__((at(0X68000000)))），该数组用来测试外部 SRAM 数据的读写。注意该数组的定义方法，是我们推荐的使用外部 SRAM 的方法。如果想用 MDK 自动分配，那么需要用到分散加载还需要添加汇编的 FSMC 初始化代码，相对来说比较麻烦。而且外部 SRAM 访问速度又远不如内部 SRAM，如果将一些需要快速访问的 SRAM 定义到了外部 SRAM，将会严重拖慢程序运行速度。而如果以我们推荐的方式来分配外部 SRAM，那么就可以控制 SRAM 的分配，可以针对性的选择放外部还是放内部，有利于提高程序运行速度，使用起来也比较方便。