STM32CubeMX教程23 FSMC - IS62WV51216(SRAM)驱动

1、准备材料

开发板（正点原子stm32f407探索者开发板V2.4）

STM32CubeMX软件（Version 6.10.0）

野火DAP仿真器

keil µVision5 IDE（MDK-Arm）

ST-LINK/V2驱动

XCOM V2.6串口助手

2、实验目标

使用STM32CubeMX软件配置STM32F407开发板的FSMC实现以轮询或DMA的方式读写IS62WV51216（SRAM）芯片

3、轮询方式读写SRAM

3.0、前提知识

关于FSMC的内容读者可阅读“STM32CubeMX教程22 FSMC - 8080并行接口TFT-LCD驱动”实验“3.0、前提知识”小节

本实验使用的SRAM芯片为IS62WV51216，其为16位宽512K容量的静态随机存取存储器，开发板使用FSMC Bank 1-NOR/PSRAM3，片选信号为NE3（PG10），地址线A[0:18]，数据线D[0:15]来控制该存储芯片，如下图所示为该存储芯片的硬件原理图

FSMC的地址线是按照字节寻址的，因此19根地址线的寻址范围应该为0x0 0000~0x7 FFFF（2^19=524288=0x8 0000）

但是由于该存储器为16位（2个字节），因此其实际容量应该为2*512KB=1024KB，其需要的寻址范围为0x0 0000~0xF FFFF

再考虑到FSMC Bank 1-NOR/PSRAM3起始地址为0x6800 0000，因此如果要访问IS62WV51216芯片全部的1024KB数据的地址范围应该为0x6800 0000~0x680F FFFF

19根地址线做不到，那怎么办？

解决方法就是将16位宽分为高字节和低字节，通过FSMC的字节控制引脚FSMC_NBL0/1实现全部1024KB存储空间的访问

3.1、CubeMX相关配置

3.1.0、工程基本配置

打开STM32CubeMX软件，单击ACCESS TO MCU SELECTOR选择开发板MCU（选择你使用开发板的主控MCU型号），选中MCU型号后单击页面右上角Start Project开始工程，具体如下图所示

开始工程之后在配置主页面System Core/RCC中配置HSE/LSE晶振，在System Core/SYS中配置Debug模式，具体如下图所示

详细工程建立内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”

3.1.1、时钟树配置

系统时钟使用8MHz外部高速时钟HSE，HCLK、PCLK1和PCLK2均设置为STM32F407能达到的最高时钟频率，具体如下图所示

3.1.2、外设参数配置

本实验需要需要初始化开发板上KEY1和KEY0两个用户按键，具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程3 GPIO输入 - 按键响应”

本实验需要需要初始化USART1作为输出信息渠道，具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程9 USART/UART 异步通信”

本实验写入SRAM数据时使用到了STM32的随机数RNG功能，读者直接在Security/RNG中将其激活即可

单击Pinout & Configuration页面左边Connectivity/FSMC选项，在右边的Mode下点开NORFIash/PSRAM/SRAM/ROM/LCD3选项卡（因为SRAM使用的是使用FSMC Bank 1-NOR/PSRAM3），然后按照下面顺序配置

1. 选择片选信号NE3
2. 内存类型为SRAM
3. FSMC地址线19位
4. 数据Data为16位宽度（D0-D15）
5. 使能字节控制Byte enable

下方的读写时序参数配置可阅读“STM32CubeMX教程22 FSMC - 8080并行接口TFT-LCD驱动”实验“3.0、前提知识”小节，具体配置如下图所示

配置完成之后请读者对照STM32CubeMX中配置的默认功能引脚是否和开发板硬件原理图每个引脚对应，防止出现默认功能引脚与开发板设计的引脚不一致的现象

3.1.3、外设中断配置

轮询方式读写SRAM无需配置任何中断

3.2、生成代码

3.2.0、配置Project Manager页面

单击进入Project Manager页面，在左边Project分栏中修改工程名称、工程目录和工具链，然后在Code Generator中勾选“Gnerate peripheral initialization as a pair of 'c/h' files per peripheral”，最后单击页面右上角GENERATE CODE生成工程，具体如下图所示

详细Project Manager配置内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.3小节

3.2.1、外设初始化调用流程

请阅读“STM32CubeMX教程22 FSMC - 8080并行接口TFT-LCD驱动”实验3.2.1小节

3.2.2、外设中断调用流程

轮询方式读写SRAM无需配置任何中断

3.2.3、添加其他必要代码

在main.c文件中添加SRAM读写测试函数，具体函数源代码如下所示

/*用HAL函数写入数据*/
void SRAM_WriteByFunc(void)
{
    //1.写入字符串
    uint32_t *pAddr = (uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN);	//给指针赋值
    uint8_t strIn[] = "Moment in UPC";
    uint16_t dataLen = sizeof(strIn); //数据长度，字节数，包括最后的结束符'\0’
    if(HAL_SRAM_Write_8b(&hsram3, pAddr, strIn, dataLen) == HAL_OK)
    {
        printf("Write string at 0x6800 0000:");
        printf("%s\r\n",strIn);
    }

    //2.写入一个随机数
    uint32_t num=0;
    pAddr=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);	//指针重新赋值
    HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &num);	//产生32位随机数
    if(HAL_SRAM_Write_32b(&hsram3, pAddr, &num, 1) == HAL_OK)
    {
        printf("Write 32b number at 0x6800 0100");
        printf("0x%x\r\n", num);
    }
    printf("-----------------------------------------\r\n");
}

/*用HAL函数读取数据*/
void SRAM_ReadByFunc(void)
{
    //1.读取字符串
    uint32_t *pAddr = (uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN);	//给指针赋值
    uint8_t strOut[30];
    uint16_t dataLen = 30;
    if(HAL_SRAM_Read_8b(&hsram3, pAddr, strOut, dataLen) == HAL_OK)
    {
        printf("Read string at 0x6800 0000:");
        printf("%s\r\n", strOut);
    }

    //2.读取一个uint32_t数
    uint32_t num=0;
    pAddr=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);	//指针重新赋值,指向一个新的地址
    if(HAL_SRAM_Read_32b(&hsram3, pAddr, &num, 1) == HAL_OK)
    {
        printf("Read 32b number at 0x6800 0100:");
        printf("0x%x\r\n", num);
    }
    printf("-----------------------------------------\r\n");
}

在main.c文件中添加使用到的SRAM起始/中间/结束地址，并对定义的函数声明，源代码如下所示

/*定义SRAM地址*/
#define SRAM_ADDR_BEGIN		0x68000000UL //Bank1 子区3的 SRAM起始地址
#define SRAM_ADDR_HALF		0x68080000UL //SRAM 中间地址 512K字节
#define SRAM_ADDR_END	    0x680FFFFFUL //SRAM 结束地址 1024K字节

/*读写测试函数声明*/
void SRAM_ReadByFunc(void);
void SRAM_WriteByFunc(void);

最后在主函数主循环while(1)中使用用户按键调用SRAM读写测试函数即可，源代码如下所示

/*KEY1被按下*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        //SRAM写测试函数
        SRAM_WriteByFunc();
        while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin));
    }
}

/*KEY0被按下*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        //SRAM读测试函数
        SRAM_ReadByFunc();
        while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin));
    }
}

4、常用函数

/*向SRAM中写8位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Write_8b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pSrcBuffer, uint32_t BufferSize)

/*从SRAM中读8位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Read_8b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pDstBuffer, uint32_t BufferSize)

/*向SRAM中写16位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Write_16b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pSrcBuffer, uint32_t BufferSize)

/*从SRAM中读16位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Read_16b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pDstBuffer, uint32_t BufferSize)

/*向SRAM中写32位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Write_32b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pSrcBuffer, uint32_t BufferSize)

/*从SRAM中读32位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Read_32b(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pDstBuffer, uint32_t BufferSize)

/*向SRAM中写32位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Write_DMA(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pSrcBuffer, uint32_t BufferSize)

/*从SRAM中读32位缓存数据*/
HAL_StatusTypeDef HAL_SRAM_Read_DMA(SRAM_HandleTypeDef *hsram, uint32_t *pAddress, uint8_t *pDstBuffer, uint32_t BufferSize)

5、烧录验证

烧录程序，开发板上电后打开串口助手，按下KEY0按键从SRAM中指定位置读取数据，发现读取到错误乱码信息；按下KEY1按键将准备好的数据写入SRAM指定位置，再次按下KEY0按键从该指定位置读取数据，发现和我们写入的数据一致，可重复多次尝试，发现读取的信息均和写入信息一致，如下图所示为串口输出详细信息

6、DMA方式读写SRAM

6.1、前提知识

读写SRAM还可以使用DMA的方式进行，但是由于SRAM属于存储设备，因此读写SRAM的DMA方向应该为内存到内存

在“STM32CubeMX教程12 DMA 直接内存读取”我们提到只有DAM2的8个通道可以实现从存储器到存储器这种传输模式，由于该模式比较特殊，因此读者可以发现不同于其他外设DMA的配置，在FSMC选项卡我们配置SRAM的页面中根本没有DMA选项卡可以设置，因此想要设置从存储器到存储器这种传输模式的DMA必须在System Core/DMA选项卡中设置

另外在其他外设设置DMA时，DMA流与外设关联的函数__HAL_LINKDMA()会被自动生成在HAL_xxx_MspInit()函数中

但是如果DMA为存储器到存储器这种传输模式，则生成的工程代码中不会自动关联DMA流与外设（他也不知道该如何关联），因此在DMA及外设均初始化完毕之后，需要用户手动增加__HAL_LINKDMA()函数将外设与DMA流关联

6.2、CubeMX相关配置

请读者先按照本实验“3.1、CubeMX相关配置” 小节配置RCC、SYS、用户按键、串口USART1和FSMC模式和基本参数

如果读者对DMA参数不理解，请阅读“STM32CubeMX教程12 DMA 直接内存读取”实验，然后按下方顺序配置DMA参数

1. 单击Pinout & Configuration页面左边System Core/DMA选项卡
2. 在Configuration中选择MemToMem
3. 单击下方的增加按钮选择增加DMA请求
4. 单击增加的DMA请求
5. 在下方对其参数进行配置，模式为Normal
6. 源/目标内存地址均递增
7. 数据宽度选择word（因为HAL库提供的DMA写入SRAM函数数据为32位的）

其他参数默认，具体配置参看下图

在Pinout & Configuration页面左边System Core/NVIC中勾选DMA2 Stream0 全局中断，然后选择合适的中断优先级即可

6.3、DMA中断调用流程

DMA触发中断，其回调函数是一个函数指针的形式，在外设使用DMA启动传输的时候会将外设对应的中断回调函数赋值给DMA中断回调函数指针，具体请阅读“STM32CubeMX教程12 DMA 直接内存读取”实验实验3.2.2小节，流程大致一致

这里读者只需知道，在STM32CubeMX开启FSMC配置的SRAM DMA中断之后，在工程代码中使用HAL_SRAM_Read_DMA() / HAL_SRAM_Write_DMA()函数传输完毕之后，都会调用HAL_SRAM_DMA_XferCpltCallback()虚函数，用户重新实现该虚函数即可

由于以DMA方式读和写SRAM传输完成的回调函数为同一个，因此用户可以自己设定标志位，从而可以在中断回调函数中判断是读完成还是写完成

6.4、添加其他必要代码

配置工程并单击页面右上角GENERATE CODE生成工程

在main.c文件中FSMC初始化完毕之后添加DMA流与外设关联的函数

//将外设与DMA流关联
__HAL_LINKDMA(&hsram3, hdma, hdma_memtomem_dma2_stream0);

在main.c文件中增加以DMA方式读写SRAM的测试函数，源代码如下

/*以DMA方式写入数据*/
void SRAM_WriteDMA(void)
{
    printf("Write 32bit array by DMA:");
    uint32_t Value=3000;
    for(uint8_t i=0; i<COUNT; i++)
    {
        txBuffer[i] = Value;
        printf("%d,",Value);
        Value += 6;
    }
    printf("\r\n");
    //DMA传输方向，1=write, 0=read
    DMA_Direction=1;
    //表示DMA正在传输，1=working, 0=idle
    DMA_Busy=1;
    //给指针赋值
    uint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN);
    //DMA方式写入SRAM
    HAL_SRAM_Write_DMA(&hsram3, pAddr_32b, txBuffer, COUNT);
}

/*以DMA方式读取数据*/
void SRAM_ReadDMA(void)
{
    printf("Read 32bit array by DMA\r\n");
    DMA_Direction=0;
    DMA_Busy=1;
    uint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN);
    //以DMA方式读取SRAM
    HAL_SRAM_Read_DMA(&hsram3, pAddr_32b, rxBuffer, COUNT);
}

在main.c文件头部增加函数声明及使用到的一些变量定义，源代码如下

/*函数声明*/
void SRAM_WriteDMA(void);
void SRAM_ReadDMA(void);

/*变量定义*/
#define COUNT 5                      //缓存区数据个数
uint32_t txBuffer[COUNT];            //DMA发送缓存区
uint32_t rxBuffer[COUNT];            //DMA接收缓存区
uint8_t DMA_Direction = 1;           //DMA传输方向，1=write, 0=read
uint8_t DMA_Busy = 0;                //DMA工作状态，1=busy, 0=idle

最后在主循环中使用用户按键调用SRAM读写测试函数即可，源代码如下所示

/*KEY1被按下*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        //SRAM DMA写测试函数
        SRAM_WriteDMA();
        while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin));
    }
}

/*KEY0被按下*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        //SRAM DMA读测试函数
        SRAM_ReadDMA();
        while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin));
    }
}

6.5、实验现象

烧录程序，开发板上电后打开串口助手，按下KEY0按键以DMA方式从SRAM中指定位置读取数据，发现读取到错误的5个数据；按下KEY1按键将3000,3006,3012,3018,3024五个数据以DMA方式写入SRAM指定位置，再次按下KEY0按键以DMA方式从SRAM中指定位置读取数据，发现和我们写入的数据一致，整个过程读者也可以发现每次以DMA方式写入/读取SRAM完成之后都会进入DMA传输完成回调函数中，如下图所示为整个过程串口输出的详细信息

参考资料

STM32Cube高效开发教程（基础篇）