【STM32H7教程】第49章 STM32H7的FMC總線應用之SDRAM

本文轉載自查看原文 2020-02-08 10:47 2441 BSP驅動教程/ STM32H7開發板BSP驅動教程

完整教程下載地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86980

第49章 STM32H7的FMC總線應用之SDRAM

本章教程為大家講解SDRAM的驅動實現，后面LCD的顯存和大數量的存取都要用到。

49.1 初學者重要提示

49.2 SDRAM硬件設計

49.3 SDRAM驅動設計

49.4 SDRAM板級支持包（bsp_fmc_sdram.c）

49.5 SDRAM驅動移植和使用

49.6 實驗例程設計框架

49.7 實驗例程說明（MDK）

49.8 實驗例程說明（IAR）

49.9 總結

49.1 初學者重要提示

學習本章節前，務必優先學習第47章，需要對FMC的基礎知識和HAL庫的幾個常用API有個認識。
學習SDRAM前搞清楚兩個問題，一個是SDRAM的基本原理，還有一個就是那幾個關鍵的參數，參數是STM32H7配置SDRAM的關鍵。這幾個參數大概了解是什么意思即可，配置的時候，根據SDRAM的手冊配置一下就完成了。
關於SDRAM的學習資料，推薦此貼：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1930。特別是《高手進階，終極內存技術指南——完整/進階版》，強烈推薦大家一定看下。
STM32H7驅動32位SDRAM的寫速度狂飆376MB/S，讀速度189MB/S。http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91481 。

49.2 SDRAM硬件設計

SDRAM的硬件設計如下：

通過這個硬件設計我們要了解到以下幾點知識：

STM32H7采用的32位FMC接口驅動ISSI的SDRAM，型號IS42S32800G-6BLI，最高支持166MHz的時鍾，容量32MB。
標准的SDRAM一般都是4個BANK，這個芯片也不例外，芯片的總容量：

2Mbit x 32bit x 4bank = 268,435,456bits = 256Mbit 。

每個BANK由 4096rows x 512columns x 32bits組成。

這個比較重要，配置的時候要用到，也就是12行9列。

片選采用的SDNE0，那么SDRAM的首地址是0xC000 000，控制32MB的空間。
用到引腳所代表的含義：

了解這些知識就夠了，剩下就是軟件配置時的參數設置。

49.3 SDRAM驅動設計

下面將程序設計中的相關問題逐一為大家做個說明。

49.3.1 第1步，配置SDRAM的幾個重要參數

STM32H7把這幾個關鍵的參數做到了一個寄存器里面了，這些參數，手冊上面有一些說明，但比較的籠統。

注：更多的參數介紹可以看本章初學者重要提示部分推薦的文檔《高手進階，終極內存技術指南——完整/進階版》。

tRCD（TRCD）：

在發送列讀寫命令時必須要與行有效命令有一個間隔，這個間隔被定義為tRCD，即RAS to CASDelay（RAS至CAS延遲），大家也可以理解為行選通周期，這應該是根據芯片存儲陣列電子元件響應時間（從一種狀態到另一種狀態變化的過程）所制定的延遲。tRCD是SDRAM的一個重要時序參數，廣義的tRCD以時鍾周期數為單位，比如tRCD=2，就代表延遲周期為兩個時鍾周期。具體到確切的時間，則要根據時鍾頻率而定，對於STM32H7驅動SDRAM，采用的200MHz，實際使用要做2分頻，即100MHz，那么我們設置tRCD=2，就代表20ns的延遲。

CL（CAS Latency）：

在選定列地址后，就已經確定了具體的存儲單元，剩下的事情就是數據通過數據I/O通道（DQ）輸出到內存總線上了。但是在CAS發出之后，仍要經過一定的時間才能有數據輸出，從CAS與讀取命令發出到第一筆數據輸出的這段時間，被定義為CL（CAS Latency，CAS潛伏期）。由於CL只在讀取時出現，所以CL又被稱為讀取潛伏期（RL，Read Latency）。CL的單位與tRCD一樣，為時鍾周期數，具體耗時由時鍾頻率決定。數據寫入的操作也是在tRCD之后進行，但此時沒有了CL（記住，CL只出現在讀取操作中）。

tWR（TWR）：

數據並不是即時地寫入存儲電容，因為選通三極管（就如讀取時一樣）與電容的充電必須要有一段時間，所以數據的真正寫入需要一定的周期。為了保證數據的可靠寫入，都會留出足夠的寫入/校正時間（tWR，WriteRecovery Time），這個操作也被稱作寫回（Write Back）。

tRP（TRP）：

在發出預充電命令之后，要經過一段時間才能允許發送RAS行有效命令打開新的工作行，這個間隔被稱為tRP（Precharge command Period，預充電有效周期）。和tRCD、CL一樣，tRP的單位也是時鍾周期數，具體值視時鍾頻率而定。

49.3.2 第2步，FMC時鍾源選擇

使用FMC可以選擇如下幾種時鍾源HCLK3，PLL1Q，PLL2R和PER_CK：

我們這里直接使用HCLK3，配置STM32H7的主頻為400MHz的時候，HCLK3輸出的200MHz，這個速度是FMC支持的最高時鍾，正好用於這里：

FMC驅動SDRAM的話，必須對FMC的時鍾做2分頻或者3分頻，而且僅支持這兩種分頻方式，也就是說，SDRAM時鍾可以選擇200MHz/2 = 100MHz，或者200MHz/3 = 66MHz。

49.3.3 第3步，SDRAM時序參數配置

SDRAM的時序配置主要是下面幾個參數，FMC時鍾是200MHz，驅動SDRAM做了2分頻，也就是100MHz，一個SDRAM時鍾周期就是10ns，下面參數的單位都是10ns：

    SDRAM_Timing.LoadToActiveDelay    = 2;
    SDRAM_Timing.ExitSelfRefreshDelay = 7;
    SDRAM_Timing.SelfRefreshTime      = 4;
    SDRAM_Timing.RowCycleDelay        = 7;
    SDRAM_Timing.WriteRecoveryTime    = 2;
    SDRAM_Timing.RPDelay              = 2;
    SDRAM_Timing.RCDDelay             = 2;

下面就把這幾個參數逐一為大家做個說明：

TMRD

SDRAM_Timing.LoadToActiveDelay = 2;

TMRD定義加載模式寄存器的命令與激活命令或刷新命令之間的延遲。SDRAM手冊上提供的是四種速度等級時提供的參數，V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TMRD=2就是12ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TMRD = 1時是10ns，超出了性能范圍，TMRD=2時是20ns，所以這里取值2。

TXSR

SDRAM_Timing.ExitSelfRefreshDelay = 7;

TXSR定義從發出自刷新命令到發出激活命令之間的延遲。不管那種SDRAM速度等級，此參數都是需要70ns，實際驅動SDRAM是用的100MHz，TXSR = 7時正好是70ns。

TRAS

SDRAM_Timing.SelfRefreshTime = 4;

TRAS定義最短的自刷新周期。SDRAM手冊上提供的是四種速度等級時提供的參數，V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TRAS=7就是42ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TRAS = 4時是40ns，保險起見這里可以設置TRAS=5，實際測試40ns也是穩定的。

TRC

SDRAM_Timing.RowCycleDelay = 7;

TRC定義刷新命令和激活命令之間的延遲。SDRAM手冊上提供的是四種速度等級時提供的參數，V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TRC=10就是60ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TRAS = 7時是70ns，設置TRC=6也是可以的，不過保險起見，設置TRAS=7。

TWR

SDRAM_Timing.WriteRecoveryTime = 2;

TWR定義在寫命令和預充電命令之間的延遲。SDRAM手冊上提供的是四種速度等級時提供的參數（TWR等效於TDPL），V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TWR/TDPL=2就是12ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TWR/TDPL = 1時是10ns，超出了性能訪問。設置TWR/TDPL =2時是20ns，所以這里取值2。

TRP

SDRAM_Timing.RPDelay = 2;

TRP定義預充電命令與其它命令之間的延遲。SDRAM手冊上提供四種速度等級的參數，V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TRP =3就是18ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TRP = 2時是20ns，滿足要求。

TRCD

SDRAM_Timing.RCDDelay = 2;

TRCD定義激活命令與讀/寫命令之間的延遲。SDRAM手冊上提供四種速度等級的參數，V7開發板用的SDRAM支持166MHz，TRCD =3就是18ns，而我們實際驅動SDRAM是用的100MHz，TRCD = 2時是20ns，滿足要求。

49.3.4 第4步，SDRAM基本參數配置

SDRAM的基本參數配置如下：

1.    hsdram.Init.SDBank             = FMC_SDRAM_BANK1;
2.    hsdram.Init.ColumnBitsNumber   = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9;
3.    hsdram.Init.RowBitsNumber      = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_12;
4.    hsdram.Init.MemoryDataWidth    = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_32;    
5.    hsdram.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;
6.    hsdram.Init.CASLatency         = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3;
7.    hsdram.Init.WriteProtection    = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;
8.    hsdram.Init.SDClockPeriod      = SDCLOCK_PERIOD;
9.    hsdram.Init.ReadBurst          = FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE;
10.    hsdram.Init.ReadPipeDelay      = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_0;

第1行：硬件設計上用的BANK1。
第2-3行：ISSI的SDRAM，型號IS42S32800G-6BLI，12行9列。
第4行：SDRAM的帶寬是32位。
第5行：SDRAM有4個BANK。
第6行：CAS Latency可以設置Latency1，Latency2和Latency3，實際測試Latency3穩定。
第7行：關閉寫保護。
第8行：設置FMC做2分頻輸出給SDRAM，即200MHz做2分頻，SDRAM的時鍾是100MHz。

這里的SDCLOCK_PERIOD是個宏定義：

#define SDCLOCK_PERIOD FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2

第9行：使能讀突發。
第10行：此位定義CAS延時后延后多少個SDRAM時鍾周期讀取數據，實際測此位可以設置無需延遲。

49.3.5 第5步，SDRAM初始化

SDRAM的初始化如下：

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 數 名: SDRAM初始化序列
4.    *    功能說明: 完成SDRAM序列初始化
5.    *    形    參: hsdram: SDRAM句柄
6.    *              Command: 命令結構體指針
7.    *    返 回 值: None
8.    ******************************************************************************************************
9.    */
10.    static void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, 
11.                                              FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command)
12.    {
13.        __IO uint32_t tmpmrd =0;
14.     
15.        /*##-1- 時鍾使能命令 ##################################################*/
16.        Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE;
17.        Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;;
18.        Command->AutoRefreshNumber = 1;
19.        Command->ModeRegisterDefinition = 0;
20.    
21.        /* 發送命令 */
22.        HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);
23.    
24.        /*##-2- 插入延遲，至少100us ##################################################*/
25.        HAL_Delay(1);
26.    
27.        /*##-3- 整個SDRAM預充電命令，PALL(precharge all) #############################*/
28.        Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_PALL;
29.        Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;
30.        Command->AutoRefreshNumber = 1;
31.        Command->ModeRegisterDefinition = 0;
32.    
33.        /* 發送命令 */
34.        HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);
35.    
36.        /*##-4- 自動刷新命令 #######################################################*/
37.        Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE;
38.        Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;
39.        Command->AutoRefreshNumber = 8;
40.        Command->ModeRegisterDefinition = 0;
41.    
42.        /* 發送命令 */
43.        HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);
44.    
45.        /*##-5- 配置SDRAM模式寄存器 ###############################################*/
46.        tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1          |
47.                         SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL   |
48.                         SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3           |
49.                         SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD |
50.                         SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE;
51.    
52.        Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE;
53.        Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;
54.        Command->AutoRefreshNumber = 1;
55.        Command->ModeRegisterDefinition = tmpmrd;
56.    
57.        /* 發送命令 */
58.        HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);
59.    
60.        /*##-6- 設置自刷新率 ####################################################*/
61.        /*
62.            SDRAM refresh period / Number of rows）*SDRAM時鍾速度 – 20
63.          = 64ms / 4096 *100MHz - 20
64.          = 1542.5 取值1543
65.        */
66.        HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(hsdram, REFRESH_COUNT); 
67.    }

這里把幾個關鍵的地方闡釋下：

第16 - 22行，發送時鍾使能命令。
第25行，插入延遲，這個延遲是必不可少的，如果要自己移植的話，這個地方要特別注意。
第28 – 34行，發送整個SDRAM預充電命令。
第37 - 43行，發送自刷新命令。
第46 – 58行，配置SDRAM模式寄存器。
第66行，配置SDRAM的刷新率，關於刷新頻率的數值是這么得到的。目前公認的標准是SDRAM中電容保存數據的上限是64ms，也就是說每一行刷新的循環周期是64ms。這樣刷新速度就是：64ms /行數量。我們在看內存規格時，經常會看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 RefreshCycles/64ms的標識，這里的4096與8192就代表這個芯片中每個L-Bank的行數。刷新命令一次對一行有效，發送間隔也是隨總行數而變化，4096行時為15.625μs，8192行時就為7.8125μs。

V7開發板使用的型號IS42S32800G-6BLI，自刷新規格是4K / 64ms，即4096/64ms。刷新一行需要15.625μs。

刷新計數 = （SDRAM refresh period / Number of rows）*SDRAM時鍾速度 – 20

= （64ms / 4096）* 100MHz – 20

= 1562.5 – 20

= 1542.5 ，取值1543

實際上這個數值稍差點，在使用SDRAM時，基本都沒有影響的。

注：截圖里面的Com表示Commercial 商業級，而Ind表示Industrial工業級。V7用的是工業級的。

49.3.6 第6步，SDRAM使用

進行到這一步，已經可以像使用內部SRAM一樣使用SDRAM了。除了本章節配套例子采用指針方式操作SDRAM，前面第26章的超方便使用方式和第27章的動態內存分配也非常推薦。

49.4 SDRAM板級支持包（bsp_fmc_sdram.c）

SDRAM驅動文件bsp_fmc_sdram.c提供了如下三個函數：

bsp_InitExtSDRAM
bsp_TestExtSDRAM1
bsp_TestExtSDRAM2

49.4.1 函數bsp_InitExtSDRAM

函數原型：

void bsp_InitExtSDRAM(void)

函數描述：

此函數用於初始化SDRAM，用到的GPIO、時鍾和FMC的SDRAM控制器都已經進行了初始化，調用了此函數就可以像使用內部SRAM一樣使用SDRAM了。

注意事項：

關於此函數的講解在本章第3小節。

使用舉例：

作為初始化函數，直接在bsp.c文件的bsp_Init函數里面調用即可。

49.4.2 函數bsp_TestExtSDRAM1

函數原型：

uint32_t bsp_TestExtSDRAM1(void)

函數描述：

此函數用於掃描測試外部SDRAM的全部單元，如果有錯誤會返回錯誤單元個數。

函數參數：

返回值，返回0表示整個SDRAM測試通過，返回值大於0表示錯誤的單元個數。

使用舉例：

直接調用即可。

49.4.3 函數bsp_TestExtSDRAM2

函數原型：

uint32_t bsp_TestExtSDRAM2(void)

函數描述：

此函數用於掃描測試外部SDRAM，不掃描前面4M字節的顯存，如果有錯誤會返回錯誤單元個數。

函數參數：

返回值，返回0表示整個SDRAM測試通過，返回值大於0表示錯誤的單元個數。

使用舉例：

直接調用即可。

49.5 SDRAM驅動移植和使用

SDRAM的驅動移植比較方便：

第1步：復制bsp_fmc_sdram.c和bsp_fmc_sram.h到自己的工程目錄，並添加到工程里面。
第2步：這幾個驅動文件主要用到HAL庫的GPIO和FMC驅動文件，簡單省事些可以添加所有HAL庫.C源文件進來。
第3步，應用方法看本章節配套例子即可，另外就是根據自己所使用SDRAM的時序參數修改配置。

49.6 實驗例程設計框架

通過程序設計框架，讓大家先對配套例程有一個全面的認識，然后再理解細節，本次實驗例程的設計框架如下：

第1階段，上電啟動階段：

這部分在第14章進行了詳細說明。

第2階段，進入main函數：

第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL庫，系統時鍾，滴答定時器，LED和串口。
第2步，SDRAM的讀寫性能測試。

49.7 實驗例程說明（MDK）

配套例子：

V7-028-外設32位帶寬SDRAM性能測試

實驗目的：

學習外部32位帶寬SDRAM性能測試。

實驗內容：

1、SDRAM型號IS42S32800G-6BLI, 32位帶寬, 容量32MB, 6ns速度(166MHz)。

2、開啟Cache

（1）使用MDK和IAR的各種優化等級測試，優化對其影響很小。

（2）寫速度376MB/S，讀速度182MB/S

3、關閉Cache

（1）使用MDK和IAR的各種優化等級測試，優化對其影響很小。

（2）寫速度307MB/S，讀速度116MB/S

4、IAR開啟最高等級優化，讀速度是189MB/S，比MDK的182MB/S高點。

5、對於MDK，本實驗開啟了最高等級優化和時間優化。

6、對IAR，本實驗開啟了最高等級速度優化。

實驗操作：

K1鍵按下，測試32MB寫速度;
K2鍵按下，測試32MB讀速度;
K3鍵按下，讀取1024字節並打印;
搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常。

上電后串口打印的信息：

波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1

程序設計：

系統棧大小分配：

RAM空間用的DTCM：

硬件外設初始化

硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: bsp_Init
*    功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次
*    形    參：無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鍾:
       - 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鍾中斷1ms。
       - 設置NVIV優先級分組為4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系統時鍾到400MHz
       - 切換使用HSE。
       - 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默認不開啟，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder並開啟 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因為按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定時器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
}

MPU配置和Cache配置：

數據Cache和指令Cache都開啟。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM），FMC的擴展IO區和SDRAM。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: MPU_Config
*    功能說明: 配置MPU
*    形    參: 無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU屬性為Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC擴展IO的MPU屬性為Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置SDRAM的MPU屬性為Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0xC0000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_32MB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能說明: 使能L1 Cache
*    形    參: 無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

主功能：

主程序實現如下操作：

K1鍵按下，測試32MB寫速度;
K2鍵按下，測試32MB讀速度;
K3鍵按下，讀取1024字節並打印;
搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: main
*    功能說明: c程序入口
*    形    參: 無
*    返 回 值: 錯誤代碼(無需處理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程名稱和版本等信息 */

    DemoFmcSRAM(); /* 外部SDRAM讀寫測試 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: DemoFmcSRAM
*    功能說明: SDRAM讀寫性能測試
*    形    參：無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DemoFmcSRAM(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按鍵代碼 */
    uint32_t err;
    
    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 啟動1個100ms的自動重裝的定時器 */
    
    /* 進入主程序循環體 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */

        /* 判斷定時器超時時間 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 進來一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        /* 按鍵濾波和檢測由后台systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1鍵按下，測試32MB寫速度 */
                    WriteSpeedTest();
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2鍵按下，測試32MB讀速度*/
                    ReadSpeedTest();
                    break;
                
                case KEY_DOWN_K3:            /* K3鍵按下，讀取1024字節並打印 */
                    ReadWriteTest();
                    break;
                
                case JOY_DOWN_OK:            /* 搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常*/
                    err = bsp_TestExtSDRAM1();
                    if (err == 0)
                    {
                        printf("外部SDRAM測試通過\r\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("外部SDRAM出錯，錯誤單元個數：%d\r\n", err);
                    }
                    break;

                default:
                    /* 其它的鍵值不處理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

49.8 實驗例程說明（IAR）

配套例子：

V7-028-外設32位帶寬SDRAM性能測試

實驗目的：

學習外部32位帶寬SDRAM性能測試。

實驗內容：

1、SDRAM型號IS42S32800G-6BLI, 32位帶寬, 容量32MB, 6ns速度(166MHz)。

2、開啟Cache

（1）使用MDK和IAR的各種優化等級測試，優化對其影響很小。

（2）寫速度376MB/S，讀速度182MB/S

3、關閉Cache

（1）使用MDK和IAR的各種優化等級測試，優化對其影響很小。

（2）寫速度307MB/S，讀速度116MB/S

4、IAR開啟最高等級優化，讀速度是189MB/S，比MDK的182MB/S高點。

5、對於MDK，本實驗開啟了最高等級優化和時間優化。

6、對IAR，本實驗開啟了最高等級速度優化。

實驗操作：

K1鍵按下，測試32MB寫速度;
K2鍵按下，測試32MB讀速度;
K3鍵按下，讀取1024字節並打印;
搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常。

上電后串口打印的信息：

波特率 115200，數據位 8，奇偶校驗位無，停止位 1

程序設計：

系統棧大小分配：

RAM空間用的DTCM：

硬件外設初始化

硬件外設的初始化是在 bsp.c 文件實現：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: bsp_Init
*    功能說明: 初始化所有的硬件設備。該函數配置CPU寄存器和外設的寄存器並初始化一些全局變量。只需要調用一次
*    形    參：無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 庫初始化，此時系統用的還是H7自帶的64MHz，HSI時鍾:
       - 調用函數HAL_InitTick，初始化滴答時鍾中斷1ms。
       - 設置NVIV優先級分組為4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系統時鍾到400MHz
       - 切換使用HSE。
       - 此函數會更新全局變量SystemCoreClock，並重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用於代碼執行時間測量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默認不開啟，如果要使能此選項，務必看V7開發板用戶手冊第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder並開啟 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按鍵初始化，要放在滴答定時器之前，因為按鈕檢測是通過滴答定時器掃描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定時器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC總線74HC574擴展IO. 必須在 bsp_InitLed()前執行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
}

MPU配置和Cache配置：

數據Cache和指令Cache都開啟。配置了AXI SRAM區（本例子未用到AXI SRAM），FMC的擴展IO區和SDRAM。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: MPU_Config
*    功能說明: 配置MPU
*    形    參: 無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU屬性為Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC擴展IO的MPU屬性為Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置SDRAM的MPU屬性為Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0xC0000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_32MB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能說明: 使能L1 Cache
*    形    參: 無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

主功能：

主程序實現如下操作：

K1鍵按下，測試32MB寫速度;
K2鍵按下，測試32MB讀速度;
K3鍵按下，讀取1024字節並打印;
搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: main
*    功能說明: c程序入口
*    形    參: 無
*    返 回 值: 錯誤代碼(無需處理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程名稱和版本等信息 */

    DemoFmcSRAM(); /* 外部SDRAM讀寫測試 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 數 名: DemoFmcSRAM
*    功能說明: SDRAM讀寫性能測試
*    形    參：無
*    返 回 值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void DemoFmcSRAM(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;    /* 按鍵代碼 */
    uint32_t err;
    
    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 啟動1個100ms的自動重裝的定時器 */
    
    /* 進入主程序循環體 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 這個函數在bsp.c文件。用戶可以修改這個函數實現CPU休眠和喂狗 */

        /* 判斷定時器超時時間 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 進來一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        /* 按鍵濾波和檢測由后台systick中斷服務程序實現，我們只需要調用bsp_GetKey讀取鍵值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 讀取鍵值, 無鍵按下時返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1鍵按下，測試32MB寫速度 */
                    WriteSpeedTest();
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2鍵按下，測試32MB讀速度*/
                    ReadSpeedTest();
                    break;
                
                case KEY_DOWN_K3:            /* K3鍵按下，讀取1024字節並打印 */
                    ReadWriteTest();
                    break;
                
                case JOY_DOWN_OK:            /* 搖桿OK鍵按下，測試SDRAM所有單元是否有異常*/
                    err = bsp_TestExtSDRAM1();
                    if (err == 0)
                    {
                        printf("外部SDRAM測試通過\r\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("外部SDRAM出錯，錯誤單元個數：%d\r\n", err);
                    }
                    break;

                default:
                    /* 其它的鍵值不處理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

49.9 總結

本章節就為大家講解這么多，不同廠家的SDRAM驅動基本都是一樣的，僅僅是時序參數有些區別，配置時根據SDRAM手冊上的參數設置即可。

免責聲明！

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用，本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益，請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。