STM32：FMC靈活存儲控制器

前言：FMC(Flexible Memory Controller) 靈活存儲控制器，是STM32針對各種存儲器外設，所推出的一種總線控制器；可以配置多種存儲器接口用來通信；

那么FMC和FSMC有什么區別呢？FMC是在FSMC(Flexible Static Memory Controller)的基礎上擴展了SDRAM的總線控制器；沒什么區別；

1 靈活存儲控制器類型

　　fmc控制器用來配置單片機與各種存儲器的通信配置；不同存儲器類型的配置不同；

　　fmc同一時刻只能控制一個存儲器外設 (因為fmc配置的地址線，數據線和控制線是共享的) ；每種存儲區內都有自己的bank片選信號；

　　fmc包含三種類型的存儲控制器：NOR/PSRAM/SRAM存儲控制器，NAND控制器，SDRAM控制器；

　　下圖給出了三種存儲控制器的默認地址，以及地址重映射配置參數；還給出了NOR/PSRAM部分地址相關配置參數；

　　　　可知控制器內部總線的尋址范圍為2^26線；尋址的最小單位為byte；

　　　　如果尋址單位為16bits數據時，則內部總線的地址線bit0不使用；比如當fmc_addr[23:16]連接到單片機，內部總線stm_addr對應地址應該為[24:17];

　　　　概括而言，就是代碼中操作的地址是fmc內部地址總線的地址；而單片機接口接出的地址對應的是存儲器的地址；

　　

　　AHB 時鍾 (fmc_hclk) 是 FMC 寄存器訪問的參考時鍾單位；

2 NOR/PSRAM/SRAM存儲控制器

　　2.1 引腳說明

　　　　A[25:0]引腳：　　　　地址總線，為共享信號；為外部存儲器的地址總線，不是內部fmc尋址時的地址總線；

　　　　D[31:0]引腳：　　　　數據總線，為共享信號；可以配置數據位為8bits/16bits/32bits；

　　　　NE[4:1]引腳：　　　　fmc控制的nor/psram/sram存儲器的默認地址為0x6000_0000到0x6fff_ffff；分為4個bank；每個bank都有唯一的片選信號NE[4:1]；

　　　　FMC_CLK引腳：　　  FMC在驅動NOR/PSRAM/SRAM存儲器時，通常工作於異步模式下，不需要使用FMC_CLK信號線；

　　　　　　　　　　　　　    FMC在驅動NOR/PSRAM存儲器時，只有工作在同步訪問的突發模式下時，才會需要使用FMC_CLK信號線；

　　　　　　　　　　　　　    FMC_CLK信號是fmc_ker_ck分頻得到的信號，通過配置CCLKEN位來決定是否啟用；

　　　　NOE引腳：　　　　　讀數據信號；單片機讀取數據；

　　　　NWE引腳：　　　　   寫數據信號；單片機發送數據；

　　　　NL(NADV)引腳：　　 鎖存使能，nor flash的地址有效信號；

　　　　NWAIT引腳：　　　　nor flash輸入到單片機的信號，表示nor flash准備好了，等待輸入；

　　　　NBL[3:0]引腳：　　    PSRAM/SRAM的字節輸出通道輸出引腳，控制字節0到字節3的使能；

　　　　　　　　　　　　　　信號引腳"N"為前綴，表示該信號低電平有效；

　　2.2 參數配置：nor flash舉例

　　　　許多參數用不到，並沒有了解的十分深入，具體配置如下；

//nor 參數配置
    hnor.Instance=FMC_NORSRAM_DEVICE;                       //存儲器選擇
    hnor.Extended=FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;              //擴展寄存器地址 讀寫可不同時序
    
    hnor.Init.NSBank=FMC_NORSRAM_BANK1;                     //選擇FMC SRAM Bank1區
    hnor.Init.DataAddressMux=FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;  //使能數據地址不復用
    hnor.Init.MemoryType=FMC_MEMORY_TYPE_NOR;               //選擇存儲器類型 
    hnor.Init.MemoryDataWidth=FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16; //數據位寬為16位
    hnor.Init.BurstAccessMode=FMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;//禁止讀突發訪問 讀操作工作在異步模式

    hnor.Init.WaitSignal=FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;
    hnor.Init.WaitSignalPolarity=FMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;
    hnor.Init.WaitSignalActive=FMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;
    hnor.Init.AsynchronousWait=FMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;
    hnor.Init.WriteOperation=FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;

    hnor.Init.ExtendedMode=FMC_EXTENDED_MODE_DISABLE;       //禁止擴展模式  此時讀寫按照模式2進行
    hnor.Init.WriteBurst=FMC_WRITE_BURST_DISABLE;           //禁止寫突發訪問 寫操作工作在異步模式
    //hnor.Init.ContinuousClock=FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ASYNC;
    hnor.Init.WriteFifo=FMC_WRITE_FIFO_ENABLE;                //讀寫數據應該底層是按位操作先的，然后再字節操作；所以要fifo；
    hnor.Init.PageSize=FMC_PAGE_SIZE_NONE;

　　2.3 時序說明

　　　　同步時序配置：具體看中文參考手冊的各個模式的時序；

　　　　異步時序配置：概括來說，可以將異步時序配置成 "使能擴展模式" 和 "禁止擴展模式" 兩種模式；

　　　　　　　　　　　　(1)使能擴展模式：fmc的時序可以混合使用A,B,C,D模式；比如使用模式A讀取，而在模式B寫入；

　　　　　　　　　　　　(2)禁止擴展模式：當fmc配置為SRAM/PSRAM 存儲器類型時，默認使用模式1時序 (FMC_BCRx 寄存器中MTYP = 0x0 或 0x01)；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　當fmc配置為 NOR 存儲器類型時，默認使用模式2時序 (FMC_BCRx 寄存器中MTYP = 0x10)；

　　　　2.3.1 nor flash時序說明

　　　　　　nor flash可以工作在同步或異步模式，以工作在異步模式下的nor flash為例；nor flash的時序通過如下結構體配置：

　　/*nor時序的單位時鍾來自AHB_HCLK,假設配置為了100MHz*/
　　/*NADV高電平(ADDSET) = AddressSetupTime + AddressHoldTime;*/
　　/*NADV低電平 = DataSetupTime + 1hclk時鍾周期; */
　　Timing.AddressSetupTime=8;
　　Timing.AddressHoldTime=2; 
　　Timing.DataSetupTime=7;    　　　　　　　 //DATAST
　　//Timing.BusTurnAroundDuration=0; 　　　//讀寫轉換插入時間周期為0
　　//Timing.CLKDivision=0;             　　//FMC輸出時鍾分頻系數 在異步操作時無效
　　//Timing.DataLatency=0;           　　　//數據延遲 在異步操作時無效
　　//Timing.AccessMode=FMC_ACCESS_MODE_A; //時序操作模式A 在FMC_BCRx寄存器的ExtMode位為0時此設置無效
    

　　　　　　默認nor flash工作在模式2時序下，模式2的時序如下所示：

　　　　　　對於寫入數據而言，在fpga端，可以簡化為NWE使能的時候寫入數據就行；

　　　　　　對於讀取數據而言，在fpga端，可以簡化為NOE使能的時候把數據放入數據線就行；

　　　　　　　　　　　　

3 源碼github

　　單片機源碼：https://gitee.com/caesura/stm32h7_demo

　　fpga源碼：https://gitee.com/caesura/fpga_demo