【STM32H7教程】第47章 STM32H7的FMC总线基础知识和HAL库API
47.1 初学者重要提示
F1和F407使用的是FSMC（Flexible static memory controller），跟F429和H7带的FMC区别是不支持SDRAM，也就是差在字母static，使用FMC可以动态刷新SDRAM，来保持电量。
FMC控制SRAM型存储器和NAND型存储器是异步控制，而控制SDRAM属于同步控制。同步和异步的区别是同步方式需要一个专门的时钟控制引脚。
FMC配置中未用到引脚均可以继续用作通用I/O模式或者其它复用功能，仅需不配置FMC复用即可。
STM32H7驱动32位SDRAM的写速度狂飙376MB/S，读速度189MB/S。http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91481 。
47.2 FMC基础知识
FMC的几个关键知识点放在开头说：
STM32H7的FMC总线是挂载64位带宽的AXI总线上，F1,F4和F7是挂在32位总线上。
使用FMC，可以用来外挂NOR/PSRAM型存储器，SRAM型存储器，NAND型存储器，SDRAM存储器等，从而可以用来驱动AD7606，OLED，DM9000等并行控制设备。
支持8位，16位和32位总线带宽控制。
每个片选下的存储器空间配置都是独立的，有专门的寄存器，互不影响。这点比较重要，要牢记。
47.2.1 FMC硬件框图
认识一个外设，最好的方式就是看他的框图，方便我们快速的了解FMC的基本功能，然后再看手册了解细节。框图如下所示：
通过这个框图，我们可以得到如下信息：
fmc_it to NVIC接口
用于FMC的NVIC配置，使能其中断通道。
fmc_hclk接口
FMC的接口时钟。
fmc_ker_ck接口
FMC的内核时钟。
SDRAM signals
驱动SDRAM独享的几个控制信号。
NAND signals
驱动NAND独享的几个控制信号。
NOR/PSRAM/SRAM shared signals
驱动NOR/PSRAM/SRAM的共享信号，主要是片选、读写控制和等待信号。
Shared signals
这个是驱动任何设备都要用到地址和数据线，地址线有A[0] – A[25]，共计26根，能访问的地址空间是2^26 = 64MB。数据线是D[0] – D[31]，共计32根，也就是说可以支持32位带宽的存储器访问模式。
NOR/SRAM shared signals
用于NOR/SRAM存储器的字节方式控制。
NOR/PSRAM signals
用于控制需要同步时钟的NOR/PSRAM类型存储器。
47.2.2 FMC时钟选择
使用FMC可以选择如下几种时钟源HCLK3，PLL1Q，PLL2R和PER_CK：
我们这里直接使用HCLK3，配置STM32H7的主频为400MHz的时候，HCLK3输出的200MHz，这个速度是FMC支持的最高时钟，正好用于这里：
47.2.3 FMC地址区分配
FMC总线可操作的地址范围0x60000000到0xDFFFFFFF，具体的框图如下：
根据上面这个地址映射图，下面几个知识点要了解到：
与F1和F4不同，H7系列的FMC总线接口支持重映射，也就是可以设置这几块存储器的位置。
根据BMAP[0:1]设置的数值00，01或者10，支持三种分配方式。默认情况下，使用BMAP[0:1] = 00的分配方式即可，也就是上面截图中的分配方式。
对于NOR/PSRAM/SRAM块区。
这个块区用到的地方最多，像NAND和SDRAM块区基本只能接NAND和SDRAM，而NOR/PSRAM/SRAM区就不同了，除了能接这几种类型的存储器，还可以外接DM9000，SDRAM，OLED，AD7606等总线外设。这个块区有4路片选，分别是FMC_NE1，FMC_NE2，FMC_NE3和FMC_NE4，这几个片选在芯片上都有对应的引脚，每个片选可以管理64MB的访问空间，这个是由FMC引出的26路地址线FMC_A[0:25]决定的，2^26 = 64MB。
FMC_NE1：首地址0x6000 0000，可以管理的地址范围0x6000 0000到0x63FF FFFF。
FMC_NE2：首地址0x6400 0000，可以管理的地址范围0x6400 0000到0x67FF FFFF。
FMC_NE3：首地址0x6800 0000，可以管理的地址范围0x6800 0000到0x6BFF FFFF。
FMC_NE4：首地址0x6C00 0000，可以管理的地址范围0x6C00 0000到0x6FFF FFFF。
这里特别注意一点，每个片选控制的地址空间都是可以独立配置的，与其它片选控制的空间互不影响。也许大家会问，只有这四路片选不够用啊，而且还有片选引脚被复用做其它功能的情况，这可以通过外接地址译码器解决，V7开发板就是通过这种方式外接了多个总线设备。
使用NAND块区外接NAND的时候，务必要使用MPU将这块区域设置为Device模式。
47.2.4 NOR/PSRAM/SRAM区地址映射（重要）
FMC总线除了复用到具体引脚上的A[25:0]，共计26路地址以外，还有两条内部总线ADDR[27:26]。通过这两路线才区分出了FMC_NE1，FMC_NE2，FMC_NE3和FMC_NE4。即0x60xx xxxx，0x64xx xxxx，0x68xx xxx和0x6Cxx xxxx。
这些地址都是按照字节进行访问的，如果控制8位宽度的存储设备比较方便，如果控制16位，32位宽度的存储设备，且不支持字节访问就比较麻烦了。比如16位宽度的NOR Flash，写入仅支持16位或者32位（通过写入两次16位），写入8位数据是不支持的。这个时候，为了方便操作，FMC在硬件设计上就提供了一种解决办法，将内部数据总线ADDR[25:0]措位后接到FMC_A地址引脚上。
配置外部存储器的宽度为16位， FMC将使用内部的ADDR[25:1]地址来作为对外部存储器的寻址地址FMC_A[24:0]。如果存储器宽度为32位， FMC将使用内部的ADDR[25:2]地址进行外部寻址。
但是不管存储器的宽度是多少， FMC_A[0]都应连接到外部存储器地址A[0]。
这里有一点要补充下，如果外接SDRAM/SRAM配置为16位或者32位带宽的时候，如何实现字节方式的读写。针对这个问题，SDRAM/SRAM都有专门的字节控制引脚，所以操作起来比较方便。
47.2.5 NOR/PSRAM/SRAM时序控制
F103和F407仅支持16位总线访问，等到F429，H7已经支持32位总线访问。以驱动SRAM为例，需要用到下面的数据，地址和控制引脚。配置完毕后，就可以像使用内部SRAM一样进行读写了，使用比较方便。
FMC支持以下四种时序模式：
/** @defgroup FMC_Access_Mode FMC Access Mode * @{ */ #define FMC_ACCESS_MODE_A ((uint32_t)0x00000000U) #define FMC_ACCESS_MODE_B ((uint32_t)0x10000000U) #define FMC_ACCESS_MODE_C ((uint32_t)0x20000000U) #define FMC_ACCESS_MODE_D ((uint32_t)0x30000000)
复制
每个模式的时序略有不同，我们这里以常用的模式A为例进行说明：
先来认识如下几个关键参数：
了解了这几个参数后再来看模式A的读时序：
通过读时序图，我们要了解到以下几点知识：
NBL[x:0]高低字节控制信号，NEx片选信号，NOE读使能信号和NWE写使能前面的字母N（Ngative）示这几个信号低电平有效。
地址信号A[25:0]，NBL[x:0]高低字节控制信号，要在NEx片选信号使能前准备就绪。整个读取过程中，NWE写使能信号是不起作用的，被设置为高电平。
NEx片选后，NOE要保持一段时间的高电平，这个时间就是ADDSET地址建立时间（通过寄存器FMC_BTRx可配置）。之后NOE变为低电平，读使能。低电平保持的时间由DATAST数据建立时间（通过寄存器FMC_BTRx可配置）决定。
读取完毕数据后，NOE变成高电平，NEx变成高电平。
这里主要一点，A模式读时序没有用到地址保持时间（Address Hold）。
模式A的写时序：
通过写时序图，我们要了解到以下几点知识：
NBL[x:0]高低字节控制信号，NEx片选信号，NOE读使能信号和NWE写使能前面的字母N（Ngative）示这几个信号低电平有效。
地址信号A[25:0]，NBL[x:0]高低字节控制信号，要在NEx片选信号使能前准备就绪。整个写入过程中，NOE读使能信号是不起作用的，被设置为高电平。
NEx片选后，NWE要保持一段时间的高电平，这个时间就是ADDSET地址建立时间（通过寄存器FMC_BTRx可配置）。之后NWE变为低电平，写使能。低电平保持的时间由DATAST数据建立时间（通过寄存器FMC_BTRx可配置）决定。
写入完毕数据后，等待NWE置高1个FMC时钟周期后，NOE变成低电平，NEx变成高电平。
这里主要一点，A模式写时序没有用到地址保持时间（Address Hold）。
47.2.6 NOR/PSRAM/SRAM的不同位宽通信问题
FMC是外挂在64位带宽的AXI总线上，可以8位，16位，32位或者64位方式操作。如果FMC外接设备是16位带宽，H7参考手册给出了不同位宽设置的支持情况：
根据上面表格，操作并口NOR Flash时，比如8位数据写入是不支持的，而读取是支持的，这是因为可以读取一个16位数据，放弃高字节或者低字节。
根据上面表格，操作SRAM就比较方便了，各种数据位宽都可以正常操作SRAM，因为SRAM有专门的，NBL[x:0]高低字节控制引脚。
47.3 FMC的HAL库用法
FMC的HAL库用法其实就是几个结构体变量成员的配置和使用，然后配置GPIO、时钟，并根据需要配置NVIC、中断和DMA。
总结
本章节就为大家讲解这么多，FMC涉及到的知识点比较多，而且实际项目中用到的地方也比较多，望初学者熟练运用。