什么是FSMC
FSMC(Flexible Static Memory Controller,可变静态存储控制器)是STM32系列采用的一种新型的存储器扩展技术。在外部存储器扩展方面具有独特的优势,可根据系统的应用需要,方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。
STM32系列微控制器为用户提供了丰富的选择,可适用于工业控制、智能家电、建筑安防、医疗设备以及消费类电子产品等多方位嵌入式系统设计。STM32系列采用一种新型的存储器扩展技术——FSMC,在外部存储器扩展方面具有独特的优势,可根据系统的应用需要,方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。
fsmc就是为了扩展内存的,如我们在STM32芯片外添加一个sram芯片,那么我们只需要把 sram芯片的地址线和数据线和STM32连接后,然后将内核规定的地址数赋给sram的地址,那么我们就可以通过内核规定的地址去访问sram芯片了。
STM32_FMSC使用理解
第一个角度理解
STM32有FSMC(其实其他芯片基本都有类似的总线功能),FSMC的好处就是你一旦设置好之后,WR(写)、RD(读)、DB0-DB15这些控制线和数据线,都是FSMC自动控制的。打个比方,当你在程序中写到:
*(volatile unsigned short int *)(0x60000000)=val;
那么FSMC就会自动执行一个写的操作,其对应的主控芯片的WE、RD这些脚,就会呈现出写的时序出来(即WE=0,RD=1),数据val的值也
会通过DB0-15自动呈现出来(即FSMC-D0:FSMC-D15=val )。地址0x60000000会被呈现在数据线上(即A0-A25=0,地址线的对应最麻烦,要根据具体情况来,好好看看FSMC手册)。
那么在硬件上面,我们需要做的,仅仅是MCU和LCD控制芯片的连接关系:
WE-WR,均为低电平有效
RD-RD,均为低电平有效
FSMC-D0-15接LCD DB0-15
FSMC_NE1--CS接PD7
连接好之后,读写时序都会被FSMC自动完成。但是还有一个很关键的问题,就是RS没有接因为在FSMC里面,根本就没有对应RS。怎么办呢?这个时候,有一个好方法,就是用某一根地址线来接RS。比如我们选择了A16这根地址线来接,那么当我们要写寄存器的时候,我们需要RS,也就是A16(RS为高)置高。软件中怎么做呢?也就是将FSMC要写的地址改成0x60020000,如下:
*(volatile unsigned short int *)(0x60020000)=val;
这个时候,A16在执行其他FSMC的同时会被拉高,因为A0-A18要呈现出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1,就会导致A16为1。
当要读数据时,地址由0x60020000改为了0x60000000,这个时候A16就为0了。
那么有朋友就会有疑问,第一,为什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx;第二,CS怎么接;第三,为什么Bit17对应A16?
RS问题:RS为0表示;读写寄存器;RS为1,读写数据RAM;
先来看前两个问题,大家找到STM32的FSMC手册,在FSMC手册里面,我们很容易找到,FSMC将0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM(
共256M地址范围)。而这个存储块,又被分成了四部分,每部分64M地址范围。当对其中某个存储块进行读写时,对应的NEx就会置低。这里,
就解决了我们两个问题,
第一,LCD的操作时序,和NOR/PRAM是一样的(为什么一样自己找找NOR/PRAM的时序看看),所以我们选择0x6xxxxxxx
这个地址范围(选择这个地址范围,操作这个地址时,FSMC就会呈现出NOR/PRAM的时序)。
第二,我们可以将NEx连接到LCD的CS,只要我们操作
的地址是第一个存储块内即可(即0-0x3ffffff地址范围)。
第三个问题再来看一看FSMC手册关于存储器字宽的描述,我们发现,当外部存储器是16位时,硬件管脚A0-A24表示的是地址线A1-A25的值,所以
我们要位移一下,Bit17的值,实际会被反应到A16这根IO来。关于数据宽度及位移的问题,初学的朋友可能会比较疑惑,当你接触了多NOR/PRAM
这样的器件后,你会发现,很多芯片的总线,都是这样设计的,为的是节省地址线。
第二个角度理解:
FSMC总线上看,LCD只有2个地址。
Bank1_LCD_C是写寄存器,此时RS=1,告诉LCD我在总线上输出数据的是寄存器的地址
Bank1_LCD_D是写数据,此时RS=0,告诉LCD我在总线上输出地数据是寄存器的数据或者GRAM的数据。
写寄存器数据按2步来:
第一步先往Bank1_LCD_C (对应RS=1),送寄存器的地址:*(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_C)= index; 接着在Bank1_LCD_D这个地址(对应RS=0),写入刚指向的寄存器的数据: *(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_D)= val;
为什么*(__IO uint16_t *) (Bank1_LCD_C)= index; 就是往 LCD 写寄存器呢?
这是一个16位的IO赋值操作,地址是Bank1_LCD_C,这个地址就是指向FSMC的 Bank1的NE1对应的地址空间。而LCD片选正是连接到NE1,具体地址要看RS接到哪一根地址线上。当CPU执行到这一条的时候,就会通过FSMC总线控制器在数据总线上进行一个地址为 Bank1_LCD_C的数据写操作,此操作自动完成CS信号,
RD信号,WR信号,以及地址总线数据(RS信号)的输出以及数据总线数据的输出。
其他的操作都是这两个操作组合完成。也就是我上面所说的,
“所有的寄存器地址和寄存器数据,以及 GRAM数据都是通过 IO0-IO15完成传输的,而不是FSMC的地址。这是容易搞混的一个地方.LCD的FSMC地址只有一根 ,就是RS.”
第三个角度理解:
把TFT看做类似SRAM的存储器,只能接在 BANK1上。对应基地址是0x60000000.
而BANK1又有划分为四个片选,分别对应基地址:
NE1 0x600000000
NE2 0x640000000
NE3 0x680000000
NE4 0x6C0000000
所以每个NEx能寻址的空间大小为64M,也就是对应了FSMC的A0到A25 共26根地址线。
假如使用NE4接到为LCD的片选CS上,那么就对应基地址 0x6C000000,
如果RS接到地址线的 A0上,那么当 RS为0时对应的地址就是 LCD_REG = 0x6C000000,(其实你用0x6CFFFFF0是一样的,因为只用到一根地址线)。
RS为1时对应的地址就是 LCD_RAM =0x6C000001,(0x6CFFFFF1一样对应 LCD_RAM,因为它一样对应 RS=1)。
如果 RS接到 其他地址线上,情况是类似的。
比如接到 An上,那么
LCD_REG= 0x6C000000,
LCD_RAM= 0x6C000000 | (1《《n)
注意这个地址不是唯一的,只要这个地址能寻址到 BANK1 的 NE4上而且使 RS=0,那么就是 LCD_REG,使 RS=1,就是LCD_RAM.
对应Bank1_LCD_C 的地址,FSMC总线控制器在RS接的那根地址线输出的是 1,而对应Bank1_LCD_D,输出的0.
RS接的可不是GPIO,是FSMC地址总线的一根.FSMC进行读写操作的时候会在地址总线根据要读写的地址输出电平的。
RS接哪一根地址线虽然没有固定要求,但是一旦你确定要接哪一根,那么Bank_LCD_C和Bank_LCD_D也要随之确定,这可不是“自动的“。
虽然没有手动操作GPIO来操作RS,但是你敲代码的时候可是手动指定 Bank1_LCD_C 或者 Bank1_LCD_D ,从而确定 RS的电平。
所谓的“自动”是指:不是通过操作GPIO来操作RS,而是直接根据地址总线地址的不同来完成操作RS,这两种方法的速度差别是非常大的。
如果是GPIO方式,先要通过操作GPIO 分别 输出 RS,CS,等的电平,然后再通过过GPIO操作输出数据,然后还要通过GPIO 再操作RD,WR,CS等的电平。
每操作一个GPIO都要好几个周期,加起来就非常慢了。
而FSMC是在一个FSMC写周期内就完成了这所有的动作。