STM32 FSMC 學習筆記
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FSMC(Flexihie Static Memory Controller，可變靜態存儲控制器)是STM32系列中內部集成256 KB以上FlaSh，后綴為xC、xD和xE的高存儲密度微控制器特有的存儲控制機制。之所以稱為“可變”，是由于通過對特殊功能寄存器的設置，FSMC能夠根據不同的外部存儲器類型，發出相應的數據／地址／控制信號類型以匹配信號的速度，從而使得STM32系列微控制器不僅能夠應用各種不同類型、不同速度的外部靜態存儲器，而且能夠在不增加外部器件的情況下同時擴展多種不同類型的靜態存儲器，滿足系統設計對存儲容量、產品體積以及成本的綜合要求
1．1 FSMC技術優勢
①支持多種靜態存儲器類型。STM32通過FSMC町以與SRAM、ROM、PSRAM、NOR Flash和NANDFlash存儲器的引腳直接相連。
②支持豐富的存儲操作方法。FSMC不僅支持多種數據寬度的異步讀／寫操作，而且支持對NOR／PSRAM／NAND存儲器的同步突發訪問方式。
⑤支持代碼從FSMC擴展的外部存儲器中直接運行，而不需要首先調入內部SRAM。
1．2 FSMC內部結構
STM32微控制器之所以能夠支持NOR Flash和NAND Flash這兩類訪問方式完全不同的存儲器擴展，是因為FSMC內部實際包括NOR Flash和NAND／PC Card兩個控制器，分別支持兩種截然不同的存儲器訪問方式。在STM32內部，FSMC的一端通過內部高速總線AHB連接到內核Cortex－M3，另一端則是面向擴展存儲器的外部總線。內核對外部存儲器的訪問信號發送到AHB總線后，經過FSMC轉換為符合外部存儲器通信規約的信號，送到外部存儲器的相應引腳，實現內核與外部存儲器之間的數據交互。FSMC起到橋梁作用，既能夠進行信號類型的轉換，又能夠進行信號寬度和時序的調整，屏蔽掉不同存儲類型的差異，使之對內核而言沒有區別。
1．3 FSMC映射地址空間
FSMC管理1 GB的映射地址空間。該空間劃分為4個大小為256 MB的BANK，每個BANK又劃分為4個64 MB的子BANK，如表1所列。FSMC的2個控制器管理的映射地址空間不同。NOR Flash控制器管理第1個BANK，NAND／PC Card控制器管理第2～4個BANK。由于兩個控制器管理的存儲器類型不同，擴展時應根據選用的存儲設備類型確定其映射位置。其中，BANK1的4個子BANK擁有獨立的片選線和控制寄存器，可分別擴展一個獨立的存儲設備，而BANK2～BANK4只有一組控制寄存器。
2 FSMC擴展NOR Flash配置
SRAM／ROM、NOR Flash和PSRAM類型的外部存儲器都是由FSMC的NOR Flash控制器管理的，擴展方法基本相同，其中NOR Flash最為復雜。通過FSMC擴展外部存儲器時，除了傳統存儲器擴展所需要的硬件電路外，還需要進行FSMC初始化配置。FSMC提供大量、細致的可編程參數，以便能夠靈活地進行各種不同類型、不同速度的存儲器擴展。外部存儲器能否正常工作的關鍵在于：用戶能否根據選用的存儲器型號，對配置寄存器進行合理的初始化配置。
(1)確定映射地址空間
根據選用的存儲器類型確定擴展使用的映射地址空間。NOR Flash只能選用BANK1中的4個子BANK。選定映射子BANK后，即可確定以下2方面內容：
①硬件電路中用于選中該存儲器的片選線FSMC_NEi(i為子BANK號，i=1，…，4)；
②FSMC配置中用于配置該外部存儲器的特殊功能寄存器號(如表1所列)。
(2)配置存儲器基本特征
通過對FSMC特殊功能寄存器FSMC_BCRi(i為子BANK號，i=1，…，4)中對應控制位的設置，FSMC根據不同存儲器特征可靈活地進行工作方式和信號的調整。根據選用的存儲器芯片確定需要配置的存儲器特征，主要包括以下方面：
①存儲器類型(MTYPE)是SRAM／ROM、PSRAM，還是NOR FlaSh；
②存儲芯片的地址和數據引腳是否復用(MUXEN)，FSMC可以直接與AD0～AD15復用的存儲器相連，不需要增加外部器件；
③存儲芯片的數據線寬度(MWID)，FSMC支持8位／16位兩種外部數據總線寬度；
④對于NOR Flash(PSRAM)，是否采用同步突發訪問方式(B URSTEN)；
⑤對于NOR Flash(PSRAM)，NWAIT信號的特性說明(WAITEN、WAITCFG、WAITPOL)；
⑥對于該存儲芯片的讀／寫操作，是否采用相同的時序參數來確定時序關系(EXTMOD)。
(3)配置存儲器時序參數
FSMC通過使用可編程的存儲器時序參數寄存器，拓寬了可選用的外部存儲器的速度范圍。FSMC的NORFlash控制器支持同步和異步突發兩種訪問方式。選用同步突發訪問方式時，FSMC將HCLK(系統時鐘)分頻后，發送給外部存儲器作為同步時鐘信號FSMC_CLK。此時需要的設置的時間參數有2個：
①HCLK與FSMC_CLK的分頻系數(CLKDIV)，可以為2～16分頻；
②同步突發訪問中獲得第1個數據所需要的等待延遲(DATLAT)。
對于異步突發訪問方式，FSMC主要設置3個時間參數：地址建立時間(ADDSET)、數據建立時間(DATAST)和地址保持時間(ADDHLD)。FSMC綜合了SRAM／ROM、PSRAM和NOR Flash產品的信號特點，定義了4種不同的異步時序模型。選用不同的時序模型時，需要設置不同的時序參數，如表2所列。在實際擴展時，根據選用存儲器的特征確定時序模型，從而確定各時間參數與存儲器讀／寫周期參數指標之間的計算關系；利用該計算關系和存儲芯片數據手冊中給定的參數指標，可計算出FSMC所需要的各時間參數，從而對時間參數寄存器進行合理的配置。
FSMC全稱“靜態存儲器控制器”。
使用FSMC控制器后，可以把FSMC提供的FSMC_A[25:0]作為地址線，而把FSMC提供的FSMC_D[15:0]作為數據總線。
(1)當存儲數據設為8位時，(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_8b)
地址各位對應FSMC_A[25:0]，數據位對應FSMC_D[7:0]
(2)當存儲數據設為16位時，(FSMC_NANDInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b)
地址各位對應FSMC_A[24:0]，數據位對應FSMC_D[15:0]
FSMC 包括4個模塊：
(1)AHB接口（包括FSMC配置寄存器）
(2)NOR閃存和PSRAM控制器（驅動LCD的時候LCD就好像一個PSRAM的里面只有2個16位的存儲空間，一個是DATA RAM 一個是CMD RAM）
(3)NAND閃存和PC卡控制器
(4)外部設備接口
注：FSMC可以請求AHB進行數據寬度的操作。如果AHB操作的數據寬度大于外部設（NOR或NAND或LCD）的寬度，此時FSMC將AHB操作分割成幾個連續的較小的數據寬度，以適應外部設備的數據寬度。
FSMC對外部設備的地址映像從0x6000 0000開始，到0x9FFF FFFF結束，共分4個地址塊，每個地址塊256M字節。可以看出，每個地址塊又分為4個分地址塊，大小64M。對NOR的地址映像來說，我們可以通過選擇HADDR[27:26]來確定當前使用的是哪個64M的分地址塊，如下頁表格。而這四個分存儲塊的片選，則使用NE[4:1]來選擇。數據線/地址線/控制線是共享的。
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