代码收藏家技术教程 2024-06-05

STM32 FSMC HAL介绍及使用指南

FSMC（Flexible Static Memory Controller）是STM32微控制器中的一种内存控制器，它允许微控制器与外部存储器接口，如SRAM、NOR Flash、NAND Flash和PSRAM等。FSMC特别适用于需要高速数据交换和大量数据存储的应用场景。

典型应用：

LCD控制：FSMC可以用来驱动TFT LCD显示屏，通过将LCD控制器映射到外部存储器地址空间，可以实现高效的图形显示。这对于需要图形用户界面（GUI）的应用程序非常有用，如触摸屏控制器、工业显示器等。
外部存储器扩展：当STM32内部集成的存储容量不足以满足应用需求时，可以使用FSMC来扩展外部存储器。例如，可以添加外部SRAM或Flash来存储大量数据或代码。
图像处理：在图像处理应用中，FSMC可以用来快速访问外部帧缓冲区，从而实现高效的图像捕捉、处理和显示。
通信接口：FSMC可以与外部设备（如以太网控制器、USB控制器等）接口，通过外部存储器接口进行数据交换，提高数据传输速率。
高速数据采集：在需要高速数据采集的应用中，可以使用FSMC与外部AD转换器或DA转换器接口，实现高速的数据读写。
自定义接口：开发者可以使用FSMC来实现与自定义外部设备的接口，通过配置FSMC的时序和信号，可以适应各种不同的外部设备。

存储器的简要解释：

NOR Flash：
NOR Flash是一种非易失性存储器，可以在不删除原有数据的情况下直接进行字节级别的读写操作。
它通常用于存储程序代码和常量数据，可以直接从NOR Flash中执行代码，这使得它适合用于存储引导加载程序和操作系统内核。
NOR Flash的接口时序相对简单，但存储密度和写入速度通常不如NAND Flash。
PSRAM (Pseudo-Static RAM)：
PSRAM是一种快速易失性存储器，它结合了SRAM的速度和DRAM的密度。
PSRAM不需要像DRAM那样的定期刷新，因此它的接口和控制相对简单。
它通常用于需要大量临时存储空间的应用，如图像处理和高速缓存。
NAND Flash：
NAND Flash是一种非易失性存储器，它以更高的存储密度和更低的成本提供了大容量的存储解决方案。
NAND Flash的接口时序比NOR Flash复杂，它通常用于数据存储，而不是直接执行代码。
它适用于需要大量存储空间的应用，如数字音乐播放器、数字相机和固态驱动器。
PC卡 (PC Card)：
PC卡（也称为PCMCIA卡）是一种标准的扩展卡形式，最初用于笔记本电脑，用于添加网络、存储或其他功能。
PC卡接口支持多种类型的存储器，包括Flash存储卡和SRAM卡。
虽然PC卡在现代设备中已经不太常见，但FSMC支持这种接口，允许STM32与PC卡进行通信。

FSMC框图如下

框图中引脚的意思介绍

NOR/PSRAM信号：
FSMC_NE[4:1]：新事件（New Event）输入端口，用于检测外部事件或中断。
FSMC_NL（或NADV）：非活动低电平（Non-Active Low）或负地址检测（Negative Address Detection）信号，用于在访问NAND闪存时检测地址线的低电平状态。
FSMC_NBL[1:0]：下一个字节（Next Byte）低两位地址线，用于指定下一次数据传输的目标地址。
FSMC_CLK：时钟信号输入端口，用于同步存储控制器的操作与时钟源。
公用信号：
FSMC_A[25:0]：地址总线，用于指定内部寄存器或外部设备的地址。
FSMC_D[15:0]：数据总线，用于在存储器和外部设备之间传输数据。
FSMC_NOE：输出使能（No Erase）信号，用于防止在写入操作期间擦除已写的数据。
FSMC_NWE：写使能（Write Enable）信号，用于启动写入操作。
FSMC_NWAIT：等待（Wait）信号，用于在写操作期间暂停操作，等待下一个时钟周期继续。
NAND信号：
FSMC_NCE[3:2]：片选（Chip Select）信号，用于选择要访问的NAND闪存芯片。
FSMC_INT[3:2]：中断信号输入端口，用于接收来自外部的中断请求。
PC卡信号：
FSMC_INTR：内部中断请求信号，用于指示存储控制器内部的某些事件或错误。
FSMC_NCE4_1/NCE4_2：第四个/第五个片选信号，用于选择特定的NAND闪存芯片。
FSMC_NIORD/NIOWR：读取/写入NAND闪存内部寄存器的命令，用于读取内部状态或配置信息。
FSMC_NIOS16：16位内部操作状态寄存器，用于存储当前的操作状态和错误信息。
FSMC_NRREG：NAND/PC卡存储控制器的注册寄存器，用于保存设备的配置信息和状态。
FSMC_CD：存储控制器的状态指示器，通常用于指示操作是否成功完成。

外部设备地址映像

从
FSMC
的角度看，可以把外部存储器划分为固定大小为
256M
字节的四个存储块，见下图。

● 存储块
1
用于访问最多
4
个
NOR
闪存或
PSRAM
存储设备。这个存储区被划分为
4
个

NOR/PSRAM
区并有
4
个专用的片选。

● 存储块
2
和
3
用于访问
NAND
闪存设备，每个存储块连接一个
NAND
闪存。

● 存储块
4
用于访问
PC
卡设备

每一个存储块上的存储器类型是由用户在配置寄存器中定义的。

FSMC控制SRAM的时序

注意事项

存储器类型：FSMC可以控制多种类型的外部存储器，包括SRAM、NOR Flash、NAND Flash和PSRAM。每种存储器的最大容量都有所不同，因此在选择外部存储器时，需要考虑其容量是否符合您的需求。
数据宽度：FSMC支持8位、16位和32位的数据宽度。选择合适的数据宽度对于确保存储器的容量能够被充分利用非常重要。例如，如果使用8位数据宽度，则最大地址将是2^24（16MB），而如果使用32位数据宽度，则最大地址将是2^32（4GB）。
地址映射：FSMC将外部存储器映射到STM32的地址空间中。地址映射的范围取决于STM32的型号和外部存储器的容量。在某些情况下，外部存储器的容量可能会超过STM32的地址映射范围，这时需要采取额外的措施来处理这种情况。
1. 地址映射的范围取决于以下因素：
2. STM32型号：不同型号的STM32有不同的内部地址空间。例如，STM32F103系列微控制器具有不同的内部SRAM和Flash容量。
3. 外部存储器容量：外部存储器的容量也会影响地址映射的范围。例如，如果外部存储器有1MB的容量，那么映射到STM32的地址空间中时，可能会占用部分或全部的内部地址空间。
4. 在某些情况下，外部存储器的容量可能会超过STM32的地址映射范围。例如，如果外部存储器的容量非常大，而STM32的内部地址空间有限，那么可能无法将整个外部存储器映射到STM32的地址空间中。在这种情况下，您可能需要采取以下措施：
5. 分页映射：将外部存储器分成多个页面，每个页面映射到STM32的地址空间中的一部分。例如，如果外部存储器有1MB，而STM32的地址空间只能映射64KB，那么可以将外部存储器分成16个页面，每个页面映射到STM32地址空间的64KB区域。
6. 多存储器管理：使用多个外部存储器，每个存储器映射到STM32的不同地址空间区域。例如，如果外部存储器的容量非常大，可以将其分成几个部分，每个部分映射到STM32的不同地址空间区域。
7. 地址空间扩展：使用STM32的其他外设或接口（如SPI、I2C）来访问超出地址映射范围的外部存储器。例如，如果外部存储器的容量非常大，可以使用SPI接口连接多个外部存储器，每个存储器映射到STM32的不同地址空间区域。
9. 地址映射配置：在STM32的编程中，您需要配置FSMC寄存器来指定外部存储器的基地址、数据宽度、时序参数等。这些配置决定了外部存储器在STM32地址空间中的映射位置和范围。