代码收藏家技术教程 2024-06-16

STM32F407详解FSMC模块控制块功能与信号分析

概述

1. 认识FSMC功能框图

2 AHB 接口

2.1 AHB 接口功能

2.2 AHB 接口的Fault

2.3 通用事务规则

3 外部器件地址映射

3.1 区域划分

3.2 FSMC存储区域框图

编辑 3.2.1 NOR/PSRAM 地址映射

3.2.2 NAND/PC 卡地址映射

4 外部存储器接口信号

4.1 NOR Flash接口信号

4.2 PSRAM/SRAM接口信号

4.3 通用时序规则

4.4 NOR Flash/PSRAM 控制器异步事务

概述

本文主要详细分析了FSMC的框架结构，介绍该模块的的内部组成，外部信号地址映射关系，以及存储信号的特点和规则。

1. 认识FSMC功能框图

按照构成结构分类，STM32 FSMC的功能模块可以分为四个部分。

Items	模块介绍
1	AHB 接口（包括 FSMC 配置寄存器）
2	NOR Flash/PSRAM 控制器
3	NAND Flash/PC 卡控制器
4	外部器件接口

其控制部分有分成两个类型：

1）NOR Flash/PSRAM 控制器

2）NAND Flash/PC 卡控制器

注意点：

1）共享信号接口被NOR Flash/PSRAM 控制器和NAND Flash/PC 卡控制器共同使用

2）NAND信号和PC智能卡信号也是不同的

3）配置寄存器为两者共用

框图结构如下：

2 AHB 接口

2.1 AHB 接口功能

CPU 和其它 AHB 总线主设备可通过该 AHB 从设备接口访问外部静态存储器。AHB 事务会转换为外部器件协议。尤其是当所选外部存储器的宽度为 16 位或 8 位时， AHB中的 32 位宽事务将被划分成多个连续的 16 或 8 位访问。片选将在每次访问时进行切换。

2.2 AHB 接口的Fault

出现以下条件时， FSMC 将产生 AHB 错误

● 读取或写入未使能的 FSMC 存储区域
● 在 FSMC_BCRx 寄存器中的 FACCEN 位复位时读取或写入 NOR Flash 存储区域
● 在输入引脚 FSMC_CD（ Card Presence Detection）为低电平时读取或写入 PC 卡存储区域

STM32如何处理这些Fault呢？

AHB 错误的影响具体取决于尝试进行读写访问的 AHB 主设备：

● 如果为 Cortex™-M4F CPU，则会生成硬性故障 (hard fault) 中断
● 如果为 DMA，则会生成 DMA 传输错误，并会自动禁用相应的 DMA 通道AHB 时钟(HCLK) 是 FSMC 的参考时钟。

2.3 通用事务规则

所请求的 AHB 事务传输大小可以是 8、 16 或 32 位，但访问的外部器件具有固定的数据宽度。这可能会导致不一致的数据宽度。因此，必须遵循一些简单的事务规则：

情况-1：AHB 事务数据宽度和存储器数据宽度相等

● AHB 事务数据宽度和存储器数据宽度相等在此情况下没有任何问题。

情况-2：AHB 事务数据宽度大于存储器宽度

在此情况下， FSMC 会将 AHB 事务分为多个较小的连续存储器访问，以便符合外部数据宽度。

情况-3：AHB 事务数据宽度小于存储器宽度

异步传送可能一致，也可能不一致，具体取决于外部器件的类型。

1）对具有字节选择功能的器件（ SRAM、 ROM、 PSRAM）进行异步访问。
a) FSMC 允许写入事务通过其字节选择通道 NBL[1:0] 访问恰当的数据
b) 允许读取事务。会读取所有存储器字节，并将丢弃无用的存储器字节。 NBL[1:0]在读取事务期间保持为低电平。

2）对不具有字节选择功能的器件（ 16 位 NOR 和 NAND Flash）进行异步访问。

当请求对 16 位宽的 Flash 存储器进行字节访问时会发生此情形。显然，不能在字节模式下访问此器件（只能针对 Flash 存储器读取或写入 16 位字），因此：
a) 不允许写入事务
b) 允许读取事务。会读取所有存储器字节，并将丢弃无用的存储器字节。 NBL[1:0]在读取事务期间保持低电平。

3 外部器件地址映射

3.1 区域划分

从 FSMC 的角度，外部存储器被划分为 4 个固定大小的存储区域，每个存储区域的大小为
256 MB：

Items	模块介绍
1	存储区域 1 可连接多达 4 个 NOR Flash 或 PSRAM 存储器器件。此存储区域被划分为 4 个NOR/PSRAM 区域，带 4 个专用片选信号。
2	存储区域 2 和 3 用于连接 NAND Flash 器件（每个存储区域一个器件）
3	存储区域 4 用于连接 PC 卡设备

3.2 FSMC存储区域框图

3.2.1 NOR/PSRAM 地址映射

HADDR[27:26] 位用于从下表中所示的四个存储区域之中选择其中一个存储区域。

HADDR[25:0] 包含外部存储器地址。由于 HADDR 为字节地址，而存储器按字寻址，所以根据存储器数据宽度不同，实际向存储器发送的地址也将有所不同，如下表所示。

如果外部存储器的宽度为 16 位， FSMC 将使用内部的 HADDR[25:1] 地址来作为对外部存储器的寻址地址FSMC_A[24:00]。
无论外部存储器的宽度为 16 位还是 8 位， FSMC_A[0] 都应连接到外部存储器地址 A[0]。

3.2.2 NAND/PC 卡地址映射

在此情况下，有三个存储区域，每个存储区域分为各个存储空间，如下表所示。

对于 NAND Flash 存储器，通用区和特性区存储空间分为三个部分，均位于低位 256 KB 中（见下面的表）：

● 数据区域（通用/特性存储空间中的第一个 64 KB）
● 命令区域（通用/特性存储空间中的第二个 64 KB）
● 地址区域（通用/特性存储空间中的下一个 128 KB）

应用程序软件使用这 3 个区域来访问 NAND Flash 存储器：

● 向 NAND Flash 存储器发送命令：软件可以向命令区域中的任意存储器位置写入命令值。
● 指定读取或写入的 NAND Flash 地址：软件可以向地址区域中的任意存储位置写入地址
值。由于地址的长度可以是 4 或 5 个字节（具体取决于实际存储器大小），要指定完整
的地址，需要对地址区域执行多个连续写入操作。
● 读取或写入数据：软件将从数据区域中的任意存储器位置读取数据值，或者向其中写入
数据值。

由于 NAND Flash 存储器会自动递增地址，所以在访问连续存储器位置时，无需递增数据区域的地址。