第四十一章 外部SRAM实验
[mw_shl_code=c,true]
1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板
2.软件平台：MDK5.1
3.固件库版本：V1.4.0
[/mw_shl_code]
STM32F407ZGT6自带了192K字节的SRAM，对一般应用来说，已经足够了，不过在一些对内存要求高的场合，STM32F4自带的这些内存就不够用了。比如跑算法或者跑GUI等，就可能不太够用，所以探索者STM32F4开发板板载了一颗1M字节容量的SRAM芯片：IS62WV51216，满足大内存使用的需求。
本章，我们将使用STM32F4来驱动IS62WV51216，实现对IS62WV51216的访问控制，并测试其容量。本章分为如下几个部分：
41.1 IS62WV51216简介
41.2 硬件设计
41.3 软件设计
41.4 下载验证
41.1 IS62WV51216简介
IS62WV51216是ISSI（Integrated Silicon Solution, Inc）公司生产的一颗16位宽512K（512*16，即1M字节）容量的CMOS静态内存芯片。该芯片具有如下几个特点：
l
高速。具有45ns/55ns访问速度。
l
低功耗。
l TTL电平兼容。
l
全静态操作。不需要刷新和时钟电路。
l
三态输出。
l
字节控制功能。支持高/低字节控制。
IS62WV51216的功能框图如图41.1.1所示：
图41.1.1 IS62WV51216功能框图
图中A0~18为地址线，总共19根地址线（即2^19=512K，1K=1024）；IO0~15为数据线，总共16根数据线。CS2和CS1都是片选信号，不过CS2是高电平有效CS1是低电平有效；OE是输出使能信号（读信号）；WE为写使能信号；UB和LB分别是高字节控制和低字节控制信号；
探索者STM32F4开发板使用的是TSOP44封装的IS62WV51216芯片，该芯片直接接在STM32F4的FSMC上，IS62WV51216原理图如图41.1.2所示：
图41.1.2 IS62WV51216原理图
从原理图可以看出，IS62WV51216同STM32F4的连接关系：
A[0:18]接FMSC_A[0:18]（不过顺序错乱了）
D[0:15]接FSMC_D[0:15]
UB接FSMC_NBL1
LB接FSMC_NBL0
OE接FSMC_OE
WE接FSMC_WE
CS接FSMC_NE3
上面的连接关系，IS62WV51216的A[0:18]并不是按顺序连接STM32F4的FMSC_A[0:18]，不过这并不影响我们正常使用外部SRAM，因为地址具有唯一性。所以，只要地址线不和数据线混淆，就可以正常使用外部SRAM。这样设计的好处，就是可以方便我们的PCB布线。
本章，我们使用FSMC的BANK1 区域3来控制IS62WV51216，关于FSMC的详细介绍，我们在第十八章已经介绍过，在第十八章，我们采用的是读写不同的时序来操作TFTLCD模块（因为TFTLCD模块读的速度比写的速度慢很多），但是在本章，因为IS62WV51216的读写时间基本一致，所以，我们设置读写相同的时序来访问FSMC。关于FSMC的详细介绍，请大家看第十八章和《STM32F4xx中文参考手册》。
IS62WV51216就介绍到这，最后，我们来看看实现IS62WV51216的访问，需要对FSMC进行哪些配置。FSMC的详细配置介绍在之前的LCD实验章节已经有详细讲解，这里就做一个概括性的讲解。步骤如下：
1）使能FSMC时钟，并配置FSMC相关的IO及其时钟使能。
要使用FSMC，当然首先得开启其时钟。然后需要把FSMC_D0~15，FSMCA0~18等相关IO口，全部配置为复用输出，并使能各IO组的时钟。
使能FSMC时钟的方法前面LCD实验已经讲解过，方法为：
RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);//使能FSMC时钟
配置IO口为复用输出的关键行代码为：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
关于引脚复用映射配置，这在LCD实验章节也讲解非常详细，调用函数为：
void
GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF);
针对每个复用引脚调用这个函数即可,例如GPIOD.0引脚复用映射配置方法为：
GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PD0,AF12
2）设置FSMC BANK1 区域3的相关寄存器。
此部分包括设置区域3的存储器的工作模式、位宽和读写时序等。本章我们使用模式A、16位宽，读写共用一个时序寄存器。这个是通过调用函数FSMC_NORSRAMInit来实现的，函数原型为：
void FSMC_NORSRAMInit(FSMC_NORSRAMInitTypeDef*
FSMC_NORSRAMInitStruct);
3）使能BANK1区域3。
最后，只需要通过FSMC_BCR寄存器使能BANK1，区域3即可。使能方法为：
FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM3, ENABLE); // 使能BANK3
通过以上几个步骤，我们就完成了FSMC的配置，可以访问IS62WV51216了，这里还需要注意，因为我们使用的是BANK1的区域3，所以HADDR[27:26]=10，故外部内存的首地址为0X68000000。
41.2 硬件设计
本章实验功能简介：开机后，显示提示信息，然后按下KEY0按键，即测试外部SRAM容量大小并显示在LCD上。按下KEY1按键，即显示预存在外部SRAM的数据。DS0指示程序运行状态。
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0
2） KEY0和KEY1按键
3） 串口
4） TFTLCD模块
5） IS62WV51216
这些我们都已经介绍过（IS62WV51216与STM32F4的各IO对应关系，请参考光盘原理图），接下来我们开始软件设计。
41.3 软件设计
打开外部SRAM实验工程，可以看到，我们增加了sram.c文件以及头文件sram.h，FSMC初始化相关配置和定义都在这两个文件中。同时还引入了FSMC固件库文件stm32f4xx_fsmc.c和stm32f4xx_fsmc.h文件。
打开sram.c文件，代码如下：
//使用NOR/SRAM的 Bank1.sector3,地址位HADDR[27,26]=10
//对IS61LV25616/IS62WV25616,地址线范围为A0~A17
//对IS61LV51216/IS62WV51216,地址线范围为A0~A18
#define Bank1_SRAM3_ADDR ((u32)(0x68000000))
//初始化外部SRAM
void FSMC_SRAM_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure;
FSMC_NORSRAMInitTypeDef
FSMC_NORSRAMInitStructure;
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef
readWriteTiming;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOD|
RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF|RCC_AHB1Periph_GPIOG,
ENABLE);//使能PD,PE,PF,PG时钟
RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);//使能FSMC时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;//PB15 推挽输出,控制背光
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 //PB15 推挽输出,控制背光
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =
(3<<0)|(3<<4)|(0XFF<<8);//PD0,1,4,5,8~15 AF OUT
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//初始化
……//省略部分GPIO初始化设置
GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_FSMC);//PD0,AF12
GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_FSMC);//PD1,AF12
……//省略部分GPIO AF映射设置
GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_FSMC);
GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_FSMC);
readWriteTiming.FSMC_AddressSetupTime = 0x00; //地址建立时间为1个HCLK
readWriteTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x00; //地址保持时间模式A未用到
readWriteTiming.FSMC_DataSetupTime = 0x08; //数据保持时间为9个HCLK
readWriteTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
readWriteTiming.FSMC_CLKDivision = 0x00;
readWriteTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
readWriteTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A; //模式A
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM3;// NE3
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux =
FSMC_DataAddressMux_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType=FSMC_MemoryType_SRAM;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth =
FSMC_MemoryDataWidth_16b;//存储器数据宽度为16bit
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode =
FSMC_BurstAccessMode_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity =
FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait=
FSMC_AsynchronousWait_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive =
FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation =
FSMC_WriteOperation_Enable; //存储器写使能
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal =
FSMC_WaitSignal_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode =
FSMC_ExtendedMode_Disable; // 读写使用相同的时序
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst =
FSMC_WriteBurst_Disable;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct =
&readWriteTiming;
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct =
&readWriteTiming; //读写同样时序
FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure); //初始化FSMC配置
FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM3, ENABLE); // 使能BANK1区域3
}
//在指定地址(WriteAddr+Bank1_SRAM3_ADDR)开始,连续写入n个字节.
//pBuffer:字节指针
//WriteAddr:要写入的地址
//n:要写入的字节数
void FSMC_SRAM_WriteBuffer(u8* pBuffer,u32
WriteAddr,u32 n)
{
for(;n!=0;n--)
{
*(vu8*)(Bank1_SRAM3_ADDR+WriteAddr)=*pBuffer;
WriteAddr++;
pBuffer++;
}
}
//在指定地址((WriteAddr+Bank1_SRAM3_ADDR))开始,连续读出n个字节.
//pBuffer:字节指针
//ReadAddr:要读出的起始地址
//n:要写入的字节数
void FSMC_SRAM_ReadBuffer(u8* pBuffer,u32
ReadAddr,u32 n)
{
for(;n!=0;n--)
{
*pBuffer++=*(vu8*)(Bank1_SRAM3_ADDR+ReadAddr);
ReadAddr++;
}
}
此部分代码包含3个函数，FSMC_SRAM_Init函数用于初始化，包括FSMC相关IO口的初始化以及FSMC配置；FSMC_SRAM_WriteBuffer和FSMC_SRAM_ReadBuffer这两个函数分别用于在外部SRAM的指定地址写入和读取指定长度的数据（字节数）。
这里需要注意的是：FSMC当位宽为16位的时候，HADDR右移一位同地址对其，但是ReadAddr我们这里却没有加2，而是加1，是因为我们这里用的数据为宽是8位，通过UB和LB来控制高低字节位，所以地址在这里是可以只加1的。另外，因为我们使用的是BANK1，区域3，所以外部SRAM的基址为：0x68000000。
头文件sram.h内容比较简洁，主要是一些函数申明，这里我们不做过多讲解。
最后我们来看看main.c文件代码如下：
u32 testsram[250000]
__attribute__((at(0X68000000)));//测试用数组
//外部内存测试(最大支持1M字节内存测试)
void fsmc_sram_test(u16 x,u16 y)
{
u32
i=0; u8 temp=0;
u8
sval=0; //在地址0读到的数据
LCD_ShowString(x,y,239,y+16,16,"Ex
Memory Test: 0KB");
//每隔4K字节,写入一个数据,总共写入256个数据,刚好是1M字节
for(i=0;i<1024*1024;i+=4096)
{ FSMC_SRAM_WriteBuffer(&temp,i,1); temp++;}
//依次读出之前写入的数据,进行校验
for(i=0;i<1024*1024;i+=4096)
{
FSMC_SRAM_ReadBuffer(&temp,i,1);
if(i==0)sval=temp;
else if(temp<=sval)break;//后面读出的数据一定要比第一次读到的数据大.
LCD_ShowxNum(x+15*8,y,(u16)(temp-sval+1)*4,4,16,0);//显示内存容量
}
}
int main(void)
{
u8
key; u8 i=0; u32 ts=0;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
delay_init(168); //初始化延时函数
uart_init(115200); //初始化串口波特率为115200
LED_Init(); //初始化LED
LCD_Init(); //LCD初始化
KEY_Init(); //按键初始化
FSMC_SRAM_Init(); //初始化外部SRAM
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer
STM32F4");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"SRAM
TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/14");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Test
Sram");
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY1:TEST
Data");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
for(ts=0;ts<250000;ts++)testsram[ts]=ts;//预存测试数据
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);//不支持连按
if(key==KEY0_PRES)fsmc_sram_test(60,170);//测试SRAM容量
else
if(key==KEY1_PRES)//打印预存测试数据
{
for(ts=0;ts<250000;ts++)LCD_ShowxNum(60,190,testsram[ts],6,16,0);//显示测试数据
}else
delay_ms(10);
i++;
if(i==20)//DS0闪烁.
{
i=0;LED0=!LED0;
}
}
}
此部分代码除了mian函数，还有一个fsmc_sram_test函数，该函数用于测试外部SRAM的容量大小，并显示其容量。main函数则比较简单，我们就不细说了。
此段代码，我们定义了一个超大数组testsram，我们指定该数组定义在外部sram起始地址（__attribute__((at(0X68000000)))），该数组用来测试外部SRAM数据的读写。注意该数组的定义方法，是我们推荐的使用外部SRAM的方法。如果想用MDK自动分配，那么需要用到分散加载还需要添加汇编的FSMC初始化代码，相对来说比较麻烦。而且外部SRAM访问速度又远不如内部SRAM，如果将一些需要快速访问的SRAM定义到了外部SRAM，将会严重拖慢程序运行速度。而如果以我们推荐的方式来分配外部SRAM，那么就可以控制SRAM的分配，可以针对性的选择放外部还是放内部，有利于提高程序运行速度，使用起来也比较方便。
41.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK探索者STM32F4开发板上，得到如图41在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK探索者STM32F4开发板上，得到如图41.4.1所示界面：
图41.4.1 程序运行效果图
此时，我们按下KEY0，就可以在LCD上看到内存测试的画面，同样，按下KEY1，就可以看到LCD显示存放在数组testsram里面的测试数据，如图41.4.2所示：
图41.4.2 外部SRAM测试界面
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