细说STM32F407单片机以轮询方式读写外部SRAM的方法

wenchm2025-01-11 23:55

目录

一、实例的功能

二、工程配置

1、KEYLED

2、时钟、DEBUG、USART6、NVIC、GPIO、CodeGenerator

3、FSMC

[（1） 模式设置](#（1） 模式设置)

[（2） Bank 1子区3参数设置](#（2） Bank 1子区3参数设置)

1) NOR/PSRAM control组，子区控制参数 NOR/PSRAM control组，子区控制参数)

2) NOR/PSRAM timing组，读写操作时序参数 NOR/PSRAM timing组，读写操作时序参数)

3) DMA DMA)

三、软件设计

1、KEYLED

2、fsmc.h、fsmc.c

3、main.h

4、main.c

四、下载运行

本文介绍STM32F407单片机以轮询方式读写外部SRAM IS61LV25616AL的方法。继续使用旺宝红龙开发板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。

关于 IS61LV25616AL，可以详见参考文章1。

参考文章1：细说STM32F407单片机FSMC连接外部SRAM的方法及HAL驱动-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/144930868

参考文章2：细说STM32F407单片机轮询方式读写SPI FLASH W25Q16BV_stm32f407 spiflash驱动程序-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/144587209

一、实例的功能

连接外部SRAM的FSMC接口设置以及轮询方式读写外部SRAM的方法，并用HAL函数读写数据和直接用指针读写数据。本示例需要引用参考文章2的KEYLED的4个按键和对应的LED。

本示例还用到RNG，在组件面板Security分组里有RNG模块，启用RNG即可。RNG需要用到48MHz时钟。

cpp 复制代码 
[S2]KeyUp   = Write by HAL functions   LED1 ON
[S3]KeyDown = Read by HAL functions    LED2 ON
[S4]KeyLeft = Write by pointer         LED3 ON
[S5]KeyRight= Read by pointer          LED4 ON

二、工程配置

1、KEYLED

本例的项目中要使用KEYLED，其中的keyled.c和keyled.h的使用方法与参考文章1相同。

2、时钟、DEBUG、USART6、NVIC、GPIO、CodeGenerator

外部时钟，25MHz，设置到HCLK=168MHz，PCLK1=42MHz，PCLK2=84MHz，其它，都设置成168MHz。

DEBUG，选择serial wire，USART6、NVIC、CodeGenerator的设置同参考文章1。

3、FSMC

开发板上使用Bank 1子区3连接外部SRAM,所以对NOR Flash/PSRAM/SRAM/ROM/LCD 3进行配置。

（1） 模式设置

  • Chip Select设置为NE3，也就是使用FSMC_NE3作为SRAM芯片的片选信号。
  • Memory type设置为SRAM。
  • Address设置为19bits，因为用到了FSMC_A0至FSMC_A18共19根地址线。
  • Data设置为16bits，因为使用了16位数据线。
  • Wait设置为Disable。Wait是PSRAM芯片发给FSMC的等待输入信号，本示例电路中IS62WV51216芯片没有这个输出信号。
  • Byte enable需要勾选，表示允许字节访问。允许字节访问时，将通过芯片的UB和LB信号控制访问高位字节和低位字节。

这样设置后，在引脚视图上将自动标出使用的各FSMC引脚。其中，FSMC_D0至FSMC_D15是LCD和SRAM共用的16位数据线，FSMC_NOE和FSMC_NWE是共用的控制信号线。

FSMC_NE3用于SRAM片选。FSMC_NBL1和FSMC_NBL0是SRAM的高低字节选择信号。

FSMC_A0至FSMC_A18共19根地址线的GPIO引脚分配如下图，自动分配的GPIO引脚与实际电路的引脚是一致的，所以无须更改。

cpp 复制代码 
  /** FSMC GPIO Configuration
  PF0   ------> FSMC_A0
  PF1   ------> FSMC_A1
  PF2   ------> FSMC_A2
  PF3   ------> FSMC_A3
  PF4   ------> FSMC_A4
  PF5   ------> FSMC_A5
  PF12   ------> FSMC_A6
  PF13   ------> FSMC_A7
  PF14   ------> FSMC_A8
  PF15   ------> FSMC_A9
  PG0   ------> FSMC_A10
  PG1   ------> FSMC_A11
  PE7   ------> FSMC_D4
  PE8   ------> FSMC_D5
  PE9   ------> FSMC_D6
  PE10   ------> FSMC_D7
  PE11   ------> FSMC_D8
  PE12   ------> FSMC_D9
  PE13   ------> FSMC_D10
  PE14   ------> FSMC_D11
  PE15   ------> FSMC_D12
  PD8   ------> FSMC_D13
  PD9   ------> FSMC_D14
  PD10   ------> FSMC_D15
  PD11   ------> FSMC_A16
  PD12   ------> FSMC_A17
  PD13   ------> FSMC_A18
  PD14   ------> FSMC_D0
  PD15   ------> FSMC_D1
  PG2   ------> FSMC_A12
  PG3   ------> FSMC_A13
  PG4   ------> FSMC_A14
  PG5   ------> FSMC_A15
  PD0   ------> FSMC_D2
  PD1   ------> FSMC_D3
  PD4   ------> FSMC_NOE
  PD5   ------> FSMC_NWE
  PG10   ------> FSMC_NE3
  PE0   ------> FSMC_NBL0
  PE1   ------> FSMC_NBL1
  */
  /* GPIO_InitStruct */

（2） Bank 1子区3参数设置

在模式设置中启用Bank 1子区3之后，在参数设置部分会出现NOR/PSRAM3参数设置页面，在这个页面设置SRAM的控制和时序参数。

1) NOR/PSRAM control组，子区控制参数
  • Memory type只能选择SRAM，因为在模式配置部分已设置为SRAM。
  • Bank只能选择为Bank 1 NOR/PSRAM3,是与模式设置部分对应的。
  • Write operation设置为Enabled,表示允许写操作。
  • Extended mode设置为Disabled。FSMC自动使用模式A对SRAM进行操作。SRAM的读操作和写操作的速度基本相同，所以读写操作可以使用相同的时序参数，无须使用扩展模式单独设置读时序和写时序。
2) NOR/PSRAM timing组，读写操作时序参数
  • Address setup time in HCLK clock cycles，即地址建立时间参数ADDSET，设置范围为0～15，设置为0即可。
  • Data setup time in HCLK clock cycles，即数据建立时间参数DATAST，设置范围为1~255，设置为8。
  • Bus turn around time in HCLK clock cycles，总线翻转时间，设置范围为0～15，设置为0即可。
3) DMA

FSMC参数设置部分没有DMA设置页面，但是SRAM的HAL驱动程序中有DMA方式进行数据读写的函数，其DMA方式的设置与其他外设稍有不同的。

三、软件设计

1、KEYLED

本例的项目中要使用KEYLED，其中的keyled.c和keyled.h的使用方法与参考文章1相同。

2、fsmc.h、fsmc.c

IDE自动生成。

3、main.h

cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN Private defines */
void SRAM_WriteByFunc();
void SRAM_ReadByFunc();
void SRAM_WriteByPointer();
void SRAM_ReadByPointer();
/* USER CODE END Private defines */

4、main.c

cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "keyled.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */
cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN PD */
// SRAM的容量不同，该处的定义就不同,更改SRAM就得修改此处的定义
#define SRAM_ADDR_BEGIN	 0x68000000UL //Bank1子区3的SRAM起始地址
#define SRAM_ADDR_HALF	 0x6801FFFFUL //SRAM容量256K*16bit，中间地址128K字节
#define SRAM_ADDR_END	 0x6803FFFFUL //SRAM容量256K*16bit，结束地址512K字节
//#define SRAM_ADDR_HALF 0x68080000UL //SRAM容量512K*16bit，中间地址512K字节
//#define SRAM_ADDR_END	 0x680FFFFFUL //SRAM容量512K*16bit，结束地址1024K字节
/* USER CODE END PD */
cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN 2 */
  printf("Demo19_1_FSMC: External SRAM\r\n");
  printf("Read/Write SRAM by polling\r\n");

  //显示菜单
  printf("[S2]KeyUp   = Write by HAL functions.\r\n");
  printf("[S3]KeyDown = Read by HAL functions.\r\n");
  printf("[S4]KeyLeft = Write by pointer.\r\n");
  printf("[S5]KeyRight= Read by pointer.\r\n");

  // MCU output low level LED light is on
  LED1_OFF();
  LED2_OFF();
  LED3_OFF();
  LED4_OFF();
  /* USER CODE END 2 */
cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN 3 */
	KEYS curKey=ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);
	switch(curKey)
	{
	  case KEY_UP:
	  {
	  	SRAM_WriteByFunc();		//Write by HAL functions
	    LED1_ON();
	    LED2_OFF();
	    LED3_OFF();
	    LED4_OFF();
	  }
	  	break;

	  case KEY_DOWN:
	  {
	  	SRAM_ReadByFunc();		//Read by HAL functions
	    LED1_OFF();
	    LED2_ON();
	    LED3_OFF();
	    LED4_OFF();
	  }
	  	break;

	  case KEY_LEFT:
	  {
		SRAM_WriteByPointer();	//Write by pointer
	    LED1_OFF();
	    LED2_OFF();
	    LED3_ON();
	    LED4_OFF();
		break;
	  }

	  case KEY_RIGHT:
	  {
		SRAM_ReadByPointer();	//Read by pointer
	    LED1_OFF();
	    LED2_OFF();
	    LED3_OFF();
	    LED4_ON();
	  }
	  default:
	  {
		LED1_OFF();
		LED2_OFF();
		LED3_OFF();
		LED4_OFF();
	  }
   }

	printf("** Reselect menu or reset **\r\n");
	HAL_Delay(500);				//延时，消除按键抖动
  }
  /* USER CODE END 3 */
cpp 复制代码 
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* 用HAL函数写入数据 */
void SRAM_WriteByFunc()
{
//1. 写入字符串
	uint32_t *pAddr = (uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN);	//给指针赋值
	uint8_t strIn[] = "Test FSMC";
	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 %p = %s\r\n",pAddr,strIn);
	}

//2. 写入1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 %p = %lx\r\n",pAddr,num);//十六进制显示,显示前缀0x
	}
}

/* 用HAL函数读取数据 */
void SRAM_ReadByFunc()
{
//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 %p = %s\r\n",pAddr,strOut);//显示自动以'\0'结束
	}

	//2. 读取1个uint32_t类型的数
	uint32_t num = 0;
	pAddr=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);	//指针重新赋值指向1个新的地址
	if (HAL_SRAM_Read_32b(&hsram3, pAddr, &num, 1) == HAL_OK)
	{
		printf("Read 32b number at %p = %lx\r\n",pAddr,num);
	}
}

/* 直接通过指针写数据 */
void SRAM_WriteByPointer()
{
	printf("Write five uint16_t numbers.\r\n");
	printf("start from 0x6801 FFFF.\r\n");

	uint16_t num = 100;
	uint16_t *pAddr_16b = (uint16_t *)(SRAM_ADDR_HALF);	//uint16_t 类型数据指针
	for(uint8_t i=0;i<5;i++) //连续写入5个16位整数
	{
		num += 3;
		*pAddr_16b = num;	//直接向指针所指的地址写入数据
		pAddr_16b ++;		//++1次，地址+2, 因为是uint16_t类型
		printf("The data of Add %p = %d\r\n",pAddr_16b,num);
	}
}

/* 直接通过指针读取数据 */
void SRAM_ReadByPointer()
{
	printf("Read five uint16_t numbers.\r\n");
	printf("start from 0x6801 FFFF.\r\n");
	uint16_t num = 0;
	uint16_t *pAddr_16b = (uint16_t *)(SRAM_ADDR_HALF); //uint16_t 类型数据指针
	for(uint8_t i=0; i<5; i++)
	{
		num = *pAddr_16b;	//直接从指针所指的地址读数
		pAddr_16b ++;		//++1次，地址+2, 因为是uint16_t类型
		printf("The data of Add %p = %d\r\n",pAddr_16b,num);
	}
}

//串口打印
int __io_putchar(int ch)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart6,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

使用HAL函数读写外部SRAM的数据，就是使用参考文章2中的函数读写SRAM的数据。给这些函数传递的SRAM目标地址必须是uint32_t类型指针，如下所示：

cpp 复制代码 
uint32_t *pAddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN);	//给指针赋值
pAddr = (uint32_t*)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);		//指针重新赋值，指向新的地址

而在使用指针直接访问SRAM时，指针类型需要与实际访问的数据类型一致，例如，访问的数据是uint16_t类型，就应该定义如下的指针：

cpp 复制代码 
uint16_t *pAddr_16b = (uint16_t*)(SRAM_ADDR_HALE);	//uint16_t类型数据指针

四、下载运行

测试过程中发现一个有趣的现象，当num的值增加到超过1024以后，num值会被置0，余数仍然有效，比如某一时刻，num=1023，++3，新的num=2。然后从2开始自增下去直到再次超过1024。这可能是一个BUG，也可能是哪一处设置的不对，请感兴趣的网友，把解决办法贴上来。

还发现一个BUG，写进SRAM的数据再次读出来，不一定一样。

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