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stm32开发之stm32扩展内存FSMC

  STM32系列采用一种新型的存储器扩展技术——FSMC,在外部存储器扩展方面具有独特的优势,可根据系统的应用需要,方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。

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在STM32开发中,FSMC(Flexible Static Memory Controller,灵活静态存储控制器)用于扩展外部存储器(如SRAM、NOR Flash、LCD等)。以下是关键知识点和配置步骤:


一、FSMC核心功能

  1. 支持设备类型
    • SRAM/PSRAM、NOR Flash、NAND Flash、LCD(通过8080并口)。
  2. 地址映射
    • 外部存储器映射到STM32的固定内存地址(如0x6000 0000、0x6400 0000等),直接通过指针访问。
  3. 多存储块(Bank)
    • STM32F4等系列支持4个独立存储块(Bank1~4),每个块可挂载不同设备。
  4. 时序可配置
    • 独立设置读/写时序(地址/数据建立时间、保持时间等)。

二、硬件连接关键点

SRAM(例:IS62WV51216,1MB) 为例: STM32引脚 SRAM引脚 说明
PD4~PD7 A0~A3 地址线(低4位)
PE0~PE15 A4~A18, D0~D15 地址高15位 + 16位数据线
NE1 /CE Bank1片选信号
NOE /OE 输出使能(读)
NWE /WE 写使能

注意:地址线需根据SRAM容量连接(例如512Kx16 SRAM需19根地址线A0~A18)。


三、软件配置步骤(基于HAL库)

1. 使能时钟与GPIO初始化

// 使能FSMC和GPIO时钟
__HAL_RCC_FSMC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();

// 配置地址/数据/控制引脚为复用推挽
GPIO_InitTypeDef gpio;
gpio.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
gpio.Pull = GPIO_NOPULL;
gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

// 示例:数据线(PE0~PE15)
gpio.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | ... | GPIO_PIN_15;
HAL_GPIO_Init(GPIOE, &gpio);

// 类似配置地址线(PD4~PD7, PE0~部分)和NOE/NWE/NE1

2. 配置FSMC时序参数

SRAM_HandleTypeDef hsram;
FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef timing = {0};

// 时序设置(单位:HCLK周期)
timing.AddressSetupTime      = 2;   // 地址建立时间
timing.AddressHoldTime       = 1;   // 地址保持时间(通常0)
timing.DataSetupTime         = 5;   // 数据建立时间(关键!)
timing.BusTurnAroundDuration = 0;
timing.CLKDivision           = 0;
timing.DataLatency           = 0;
timing.AccessMode            = FSMC_ACCESS_MODE_A;  // 模式A

3. 初始化FSMC控制器

hsram.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE; 
hsram.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
hsram.Init.NSBank = FSMC_NORSRAM_BANK1;  // 使用Bank1
hsram.Init.DataAddressMux = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;
hsram.Init.MemoryType = FSMC_MEMORY_TYPE_SRAM;
hsram.Init.MemoryDataWidth = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;  // 16位数据
hsram.Init.BurstAccessMode = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;
hsram.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;
// ... 其他参数默认

// 应用时序配置
HAL_SRAM_Init(&hsram, &timing, NULL);

四、使用示例

1. 读写SRAM数据

#define SRAM_ADDR ((uint16_t*)0x60000000)  // Bank1起始地址

// 写入数据
SRAM_ADDR[0] = 0x1234;  // 写入地址0

// 读取数据
uint16_t data = SRAM_ADDR[0];

2. 调试建议


五、常见问题

  1. 无法读写数据

    • 检查时序参数(尤其是DataSetupTime)。
    • 确认片选信号(如NE1)是否使能。
    • 确认硬件地址线连接是否正确(A0~A18)。
  2. 速度优化

    • 在时钟允许范围内减小DataSetupTime
    • 使用位带操作加速位访问(需地址映射)。
  3. Bank冲突

    • 不同Bank地址范围:
      • Bank1: 0x6000 0000
      • Bank2: 0x6400 0000
      • Bank3: 0x6800 0000
      • Bank4: 0x6C00 0000

关键文档参考

  • STM32参考手册(RM):搜索“FSMC Controller”章节
  • 外部存储器数据手册(如SRAM的时序参数)
    通过以上步骤,可稳定扩展STM32内存至1MB或更高(取决于型号)。实际开发中建议结合CubeMX配置引脚和时序。

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