第四十二章 外部SRAM实验

       STM32F103ZET6自带了64K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，STM32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，所以战舰STM32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STM32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：

42.1 IS62WV51216简介

42.2 硬件设计

42.3 软件设计

42.4 下载验证

42.1 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42.1.1所示：

 

图42.1.1 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；

战舰STM32开发板使用的是TSOP44封装的IS62WV51216芯片，该芯片直接接在STM32的FSMC上，IS62WV51216原理图如图42.1.2所示：

 

图42.1.2 IS62WV51216原理图

 

       从原理图可以看出，IS62WV51216同STM32的连接关系：

            A[0:18]接FMSC_A[0:18]

            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

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《STM32参考手册》。

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。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。

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。

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。

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。      

42.2 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KEY1按键，即测试外部SRAM容量大小并显示在LCD上。按下WK_UP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）  KEY1和WK_UP按键

3）  串口

4）  TFTLCD模块

5）  IS62WV51216

这些我们都已经介绍过（IS62WV51216与STM32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。

42.3 软件设计

打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个SRAM的文件夹。然后新建sram.c和sram. h两个文件，将他们保存在SRAM文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。

       打开sram.c文件，输入如下代码：

#include "sram.h"    

#include "usart.h"

//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)

{                                          

       RCC->AHBENR|=1<<8;       //使能FSMC时钟  

       RCC->APB2ENR|=1<<5;        //使能PORTD时钟

       RCC->APB2ENR|=1<<6;        //使能PORTE时钟

      RCC->APB2ENR|=1<<7;        //使能PORTF时钟

       RCC->APB2ENR|=1<<8;        //使能PORTG时钟            

       GPIOD->CRH&=0X00000000;

       GPIOD->CRH|=0XBBBBBBBB; //PORTD复用推挽输出       

       GPIOD->CRL&=0XFF00FF00;

       GPIOD->CRL|=0X00BB00BB;               

       GPIOE->CRH&=0X00000000;

       GPIOE->CRH|=0XBBBBBBBB; //PORTE复用推挽输出  

       GPIOE->CRL&=0X0FFFFF00;

       GPIOE->CRL|=0XB00000BB;    

       GPIOF->CRH&=0X0000FFFF;

       GPIOF->CRH|=0XBBBB0000;     //PORTF复用推挽输出      

       GPIOF->CRL&=0XFF000000;

       GPIOF->CRL|=0X00BBBBBB;         

       GPIOG->CRH&=0XFFFFF0FF;

       GPIOG->CRH|=0X00000B00;     //PORTG复用推挽输出 PG10->NE3    

      GPIOG->CRL&=0XFF000000;

       GPIOG->CRL|=0X00BBBBBB; 

       //寄存器清零

       //bank1有NE1~4,每一个有一个BCR+TCR，所以总共八个寄存器。

       //这里我们使用NE3 ，也就对应BTCR[4],[5]。                             

       FSMC_Bank1->BTCR[4]=0X00000000;

       FSMC_Bank1->BTCR[5]=0X00000000;

       FSMC_Bank1E->BWTR[4]=0X00000000;

       //操作BCR寄存器       使用异步模式,模式A(读写共用一个时序寄存器)

       //BTCR[偶数]:BCR寄存器;BTCR[奇数]:BTR寄存器

       FSMC_Bank1->BTCR[4]|=1<<12;//存储器写使能

       FSMC_Bank1->BTCR[4]|=1<<4; //存储器数据宽度为16bit        

       //操作BTR寄存器                                                     

       FSMC_Bank1->BTCR[5]|=3<<8;

//数据保持时间（DATAST）为4个HCLK 4/72M=55ns        

       FSMC_Bank1->BTCR[5]|=0<<4; //地址保持时间（ADDHLD）未用到         

       FSMC_Bank1->BTCR[5]|=0<<0; //地址建立时间（ADDSET）为1个HCLK 

       //闪存写时序寄存器

       FSMC_Bank1E->BWTR[4]=0x0FFFFFFF;//默认值

       //使能BANK1区域3

       FSMC_Bank1->BTCR[4]|=1<<0;                                                                             

}                                                                                                  

//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。另外，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（以字节为单位）。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。

保存sram.c文件，并加入到HARDWARE组下，然后打开sram.h，在该文件里面输入如下代码：

#ifndef __SRAM_H

#define __SRAM_H                                                                                                           

#include                                                                               

void FSMC_SRAM_Init(void);

void FSMC_SRAM_WriteBuffer(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u32 NumHalfwordToWrite);

void FSMC_SRAM_ReadBuffer(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u32 NumHalfwordToRead);

#endif

保存此部分代码。最后，打开test.c文件，修改代码如下：

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

      }                                

}             

//篇幅所限，main函数省略！！      

  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。

 

42.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，得到如图42.4.1所示界面：

 

图42.4.1 程序运行效果图

 

此时，我们按下KEY1，就可以在LCD上看到内存测试的画面，同样，按下WK_UP，就可以看到LCD显示存放在数组testsram里面的测试数据，如图42.4.2所示：

 

图42.4.2 外部SRAM测试界面

 

       该实验我们还可以借助USMART来测试，只需要在usmart_nametab里面添加读写SRAM的两个函数，就可以用USMART来测试外部SRAM了。