STM32 的FSMC功能理解


FSMC全稱“靜態存儲器控制器”。

使用FSMC控制器后,可以把FSMC提供的FSMC_A[25:0]作為地址線,而把FSMC提供的FSMC_D[15:0]作為數據總線。

(1)當存儲數據設為8位時,(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b)

    地址各位對應FSMC_A[25:0],數據位對應FSMC_D[7:0]

(2)當存儲數據設為16位時,(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b)

    地址各位對應FSMC_A[24:0],數據位對應FSMC_D[15:0]

 FSMC 包含四個主要模塊:
AHB 接口 ( 包含 FSMC 配置寄存器 )
NOR 閃存和 PSRAM 控制器 

NAND 閃存和 PC 卡控制器
● 外部設備接口 

 TFT液晶的接線

LCD有如下控制線:
CS:Chip Select 片選,低電平有效
RS:Register Select 寄存器選擇
WR:Write 寫信號,低電平有效
RD:Read 讀信號,低電平有效
RESET:重啟信號,低電平有效
DB0-DB15:數據線

TFT液晶的讀寫編程思路

假如這些線,全部用普通IO口控制。根據LCD控制芯片手冊(參考控制芯片時序理解一下):
如果情況如下:
DB0-DB15的IO全部為1(表示數據0xffff),也可以為其他任意值,這里以0xffff為例。
CS為0(表示選上芯片,CS拉低時,芯片對傳入的數據才會有效)
RS為1(表示DB0-15上傳遞的是要被寫到寄存器的值),如果為0,表示傳遞的是數據。
WR為0,RD為1(表示是寫動作),反過來就是讀動作。
RESET一直為高,如果RESET為低,會導致芯片重啟。
這種情況,會導致一個值0xffff被傳入芯片,被LCD控制芯片當作寫寄存器值去解析。LCD控制芯片收到DB0-15上的值之后,根據其他控制線的情況,它得出結論,這個0xffff是用來設置寄存器的。一般情況下,LCD控制芯片會把傳入的寄存器值的高8位當做寄存器地址(因為芯片內部肯定不止一個寄存器),低8位當做真正的要賦給對應寄存器值。這樣,就完成了一個寫LCD控制芯片內部寄存器的時序。

如果上述情況不變,只將RS置低,那么得到的情況如下:LCD控制芯片會把DB0-15上的數據當做單純的數據值來處理。那么假如LCD處在畫圖狀態,這個傳入的值0xffff,就會被顯示到對應的點上,0xffff就表示白色,那么對應的點就是白色。在這個數據值傳遞過來之前,程序肯定會通過設置寄存器值,告訴LCD控制芯片要寫的點的位置在哪里。

如果上述兩種情況都不變,分別把WR和RD的信號反過來(WR=1,RD=0),那么寫信號就會被變成讀信號。讀信號下,主控芯片需要去讀DB0-15的值,而LCD控制芯片就會去設置DB0-15的值,從而完成讀數據的時序。

讀寄存器的時序麻煩一點。第一步,先要將WR和RD都置低,主控芯片通過DB0-15傳入寄存器地址。第二步就和前面讀數據一樣,將WR置高,RD置低,讀出DB0-15的值即可。在這整個的過程中,RS一直為低。好了,上面就是IO直接控制LCD的方法。

TFT液晶采用FSMC操作,改善效率。

假如放到STM32里面,用IO直接控制顯得效率很低。STM32有FSMC(其實其他芯片基本都有類似的總線功能),FSMC的好處就是你一旦設置好之后,WR、RD、DB0-DB15這些控制線和數據線,都是FSMC自動控制的。

打個比方,當你在程序中寫到:*(volatile unsigned short int *)(0x60000000)=val;

那么FSMC就會自動執行一個寫的操作,其對應的主控芯片的WE、RD這些腳,就會呈現出寫的時序出來(即WE=0,RD=1),數據val的值也會通過DB0-15自動呈現出來(即FSMC-D0:FSMC-D15=val)。地址0x60000000會被呈現在數據線上(即A0-A25=0,地址線的對應最麻煩,要根據具體情況來,好好看看FSMC手冊)。
那么在硬件上面,我們需要做的,僅僅是MCU和LCD控制芯片的連接關系:
WE-WR,均為低電平有效
RD-RD,均為低電平有效
FSMC-D0-15接LCD DB0-15
連接好之后,讀寫時序都會被FSMC自動完成。

但是還有一個很關鍵的問題,就是RS沒有接,CS沒有接。因為在FSMC里面,根本就沒有對應RS和CS的腳。怎么辦呢?這個時候,有一個好方法,就是用某一根地址線來接RS。比如我們選擇了A16這根地址線來接,那么當我們要寫寄存器的時候,我們需要RS,也就是A16置高。軟件中怎么做呢?也就是將FSMC要寫的地址改成0x60020000,如下:
*(volatile unsigned short int *)(0x60020000)=val;
這個時候,A16在執行其他FSMC的同時會被拉高,因為A0-A18要呈現出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1,就會導致A16為1。
當要讀數據時,地址由0x60020000改為了0x60000000,這個時候A16就為0了。

那么有朋友就會有疑問,第一,為什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx;第二,CS怎么接;第三,為什么Bit17對應A16?
先來看前兩個問題,大家找到STM32的FSMC手冊,在FSMC手冊里面,我們很容易找到,FSMC將0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM(共256M地址范圍)。而這個存儲塊,又被分成了四部分,每部分64M地址范圍。當對其中某個存儲塊進行讀寫時,對應的NEx就會置低。這里,就解決了我們兩個問題,第一,LCD的操作時序,和NOR/PSRAM是一樣的(為什么一樣自己找找NOR/PSRAM的時序看看),所以我們選擇0x6xxxxxxx這個地址范圍(選擇這個地址范圍,操作這個地址時,FSMC就會呈現出NOR/PSRAM的時序)。第二,我們可以將NEx連接到LCD的CS,只要我們操作的地址是第一個存儲塊內即可(即0-0x3ffffff地址范圍)。

第三個問題再來看一看FSMC手冊關於存儲器字寬的描述,我們發現,當外部存儲器是16位時,硬件管腳A0-A24表示的是地址線A1-A25的值,所以我們要位移一下,Bit17的值,實際會被反應到A16這根IO來。關於數據寬度及位移的問題,初學的朋友可能會比較疑惑,當你接觸了多NOR/PRAM這樣的器件后,你會發現,很多芯片的總線,都是這樣設計的,為的是節省地址線。

 

 FSMC_CLK 

 FSMC_A0  ~~~~~~ FSMC_A25       FSMC_D0 ~~~~~~~ FSMC_D15 

 FSMC_NE1 ~~~FSMC_NE4

 FSMC_NOE 

 FSMC_NWE 

 FSMC_NWAIT 

 FSMC_NADV          FSMC_NBL0             FSMC_NBL1 

 

 

 

硬件接線的舉例:

 野火 STM32 開發板驅動配套的 3.2 寸液晶、觸摸屏,使用 FSMC 接口控制該屏幕自帶的液晶控制器 ILI9341 ,使用 SPI 接口與觸摸屏控制器 TSC2046 通訊。驅動成功后可在屏幕上使用基本的觸摸繪圖功能。 

//TFT

PD14-FSMC-D0 ----LCD-DB0

PD15-FSMC-D1 ----LCD-DB1

PD0-FSMC-D2 ----LCD-DB2

PD1-FSMC-D3 ----LCD-DB3

PE7-FSMC-D4 ----LCD-DB4

PE8-FSMC-D5 ----LCD-DB5

PE9-FSMC-D6 ----LCD-DB6

PE10-FSMC-D7 ----LCD-DB7

PE11-FSMC-D8 ----LCD-DB8

PE12-FSMC-D9 ----LCD-DB9

PE13-FSMC-D10 ----LCD-DB10

PE14-FSMC-D11 ----LCD-DB11

PE15-FSMC-D12 ----LCD-DB12

PD8-FSMC-D13 ----LCD-DB13

PD9-FSMC-D14 ----LCD-DB14

PD10-FSMC-D15 ----LCD-DB15      

TFT 控制信 號線

PD4-FSMC-NOE ----LCD-RD

PD5-FSMC-NEW ----LCD-WR

PD7-FSMC-NE1 ----LCD-CS

PD11-FSMC-A16 ----LCD-DC

PE1-FSMC-NBL1 ----LCD-RESET

PD13-FSMC-A18 ----LCD-BLACK-LIGHT

//觸 TSC2046 控制

PA5-SPI1-SCK ----TSC2046-SPI -SCK

PA7-SPI1-MOSI ----TSC2046-SPI - MOSI

PA6-SPI1-MISO ----TSC2046-SPI – MISO

PB7-I2C1-SDA ----TSC2046-SPI-CS

PB6-I2C1-SCL ----TSC2046- INT_IRQ

 


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