STM32F103X datasheet学习笔记---Flexible static memory controller (FSMC)

1.前言

FSMC模块能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡接口，它的主要作用是：

• 将AHB传输信号转换到适当的外部设备协议
• 满足访问外部设备的时序要求

所有的外部存储器共享控制器输出的地址、数据和控制信号，每个外部设备可以通过一个唯一的片选信号加以区分。FSMC在任一时刻只访问一个外部设备。

2.FMSC的主要功能

• 与具有静态存储器接口的器件接口，包括：

─ 静态随机存储器(SRAM)

─ 只读存储器(ROM)

─ NOR闪存

─ PSRAM(4个存储器块)

• 两个NAND闪存块，支持硬件ECC并可检测多达8K字节数据
• 16位的PC卡兼容设备
• 支持对同步器件的成组(Burst)访问模式，如NOR闪存和PSRAM
• 8或16位数据总线
• 每一个存储器块都有独立的片选控制
• 每一个存储器块都可以独立配置
• 时序可编程以支持各种不同的器件：

─ 等待周期可编程(多达15个周期)

─ 总线恢复周期可编程(多达15个周期)

─ 输出使能和写使能延迟可编程(多达15周期)

─ 独立的读写时序和协议，可支持宽范围的存储器和时序

• PSRAM和SRAM器件使用的写使能和字节选择输出
• 将32位的AHB访问请求，转换到连续的16位或8位的，对外部16位或8位器件的访问
• 具有16个字，每个字32位宽的写入FIFO，允许在写入较慢存储器时释放AHB进行其它操作。

注：[1]如果当前FIFO正在被占用，此时其他的FIFO操作将等待，直到当前的FIFO操作完成

[2]通常在系统复位或上电时，应该设置好所有定义外部存储器类型和特性的FSMC寄存器，并保持它们的内容不变；当然，也可以在任何时候改变这些设置。

3. FMSC框图

图 FMSC框图

FSMC包含四个主要模块：

● AHB接口(包含FSMC配置寄存器)

● NOR闪存和PSRAM控制器
● NAND闪存和PC卡控制器

● 外部设备接口

4. AHB接口

AHB接口为内部CPU和其它总线控制设备访问外部静态存储器提供了通道。 AHB操作被转换到外部设备的操作。

当选择的外部存储器的数据通道是16或8位时，在AHB上的32位数据会被分割成连续的16或8位的操作。 AHB时钟(HCLK)是FSMC的参考时钟。

4.1 支持的存储器和操作

• 一般的操作规则

请求AHB操作的数据宽度可以是8位、16位或32位，而外部设备则是固定的数据宽度，此时需要保障实现数据传输的一致性。 因此，FSMC执行下述操作规则：

● AHB操作的数据宽度与存储器数据宽度相同：无数据传输一致性的问题。

● AHB操作的数据宽度大于存储器的数据宽度：此时FSMC将AHB操作分割成几个连续的较小数据宽度的存储器操作，以适应外部设备的数据宽度。 
● AHB操作的数据宽度小于存储器的数据宽度： 依据外部设备的类型，异步的数据传输有可能不一致。

─ 与具有字节选择功能的存储器(SRAM、ROM、PSRAM等)进行异步传输时，FSMC执行读写操作并通过它的字节通道BL[1:0]访问正确的数据。

─ 与不具有字节选择功能的存储器(NOR和16位NAND等)进行异步传输时，即需要对16位宽的闪存存储器进行字节访问；显然不能对存储器进行字节模式访问(只允许16位的数据传输)，因此：

　　a. 不允许进行写操作

　　b. 可以进行读操作(控制器读出完整的16位存储器数据，只使用需要的字节)。

• 配置寄存器

FSMC由一组寄存器进行配置

5. 外部设备地址映像

图 FMSC存储BANK

从FSMC的角度看，可以把外部存储器划分为固定大小为256M字节的四个存储块：

• 存储块1用于访问最多4个NOR闪存或PSRAM存储设备。这个存储区被划分为4个NOR/PSRAM区并有4个专用的片选。
• 存储块2和3用于访问NAND闪存设备，每个存储块连接一个NAND闪存。
• 存储块4用于访问PC卡设备 每一个存储块上的存储器类型是由用户在配置寄存器中定义的。

5.1 NOR和PSRAM地址映像

• HADDR[27:26]位用于选择四个存储块之一

注：(1) HADDR是需要转换到外部存储器的内部AHB地址线。

表 NOR/PSRAM存储块选择

• HADDR[25:0]包含外部存储器地址

HADDR是字节地址，而存储器访问不都是按字节访问，因此接到存储器的地址线依存储器的数据宽度有所不同

注：(1) 对于16位宽度的外部存储器，FSMC将在内部使用HADDR[25:1]产生外部存储器的地址FSMC_A[24:0]。不论外部存储器的宽度是多少(16位或8位)，FSMC_A[0]始终应该连到外部存储器的地址线A[0]。

表 外部存储器地址

5.2 NAND和PC卡地址映像

• 三个存储块可以用于NAND或PC卡的操作，每个存储块被划分为下述访问空间：

表 存储器映像和时序寄存器

• 对于NAND闪存存储器，通用和属性空间又可以在低256K字节部分划分为3个区

表 NAND存储块选择

注：数据区(通用/属性空间的前64K字节区域)

命令区(通用/属性空间的第2个64K字节区域)

地址区(通用/属性空间的第2个128K字节区域)

应用软件使用这3个区访问NAND闪存存储器：

● 发送命令到NAND闪存存储器：软件只需对命令区的任意一个地址写入命令即可。

● 指定操作NAND闪存存储器的地址：软件只需对地址区的任意一个地址写入命令即可。因为一个NAND地址可以有4或5个字节(依实际的存储器容量而定)，需要连续地执行对地址区的写才能输出完整的操作地址。

● 读写数据：软件只需对数据区的任意一个地址写入或读出数据即可。 因为NAND闪存存储器自动地累加其内部的操作地址，读写数据时没有必要变换数据区的地址，即不必对连续的地址区操作。

6. NOR闪存和PSRAM控制器

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7. NAND闪存和PC卡控制器

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8.FSMC寄存器地址映象

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9. 参考文献