STM32FSMC机制FlaSh存储器扩展

(2)配置存储器基本特征

通过对FSMC特殊功能寄存器FSMC_BCRi(i为子BANK号，i=1，…，4)中对应控制位的设置，FSMC根据不同存储器特征可灵活地进行工作方式和信号的调整。根据选用的存储器芯片确定需要配置的存储器特征，主要包括以下方面：

①存储器类型(MTYPE)是SRAM／ROM、PSRAM，还是NOR FlaSh；

②存储芯片的地址和数据引脚是否复用(MUXEN)，FSMC可以直接与AD0～AD15复用的存储器相连，不需要增加外部器件；

③存储芯片的数据线宽度(MWID)，FSMC支持8位／16位两种外部数据总线宽度；

④对于NOR Flash(PSRAM)，是否采用同步突发访问方式(B URSTEN)；

⑤对于NOR Flash(PSRAM)，NWAIT信号的特性说明(WAITEN、WAITCFG、WAITPOL)；

⑥对于该存储芯片的读／写操作，是否采用相同的时序参数来确定时序关系(EXTMOD)。

(3)配置存储器时序参数

FSMC通过使用可编程的存储器时序参数寄存器，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。FSMC的NORFlash控制器支持同步和异步突发两种访问方式。选用同步突发访问方式时，FSMC将HCLK(系统时钟)分频后，发送给外部存储器作为同步时钟信号FSMC_CLK。此时需要的设置的时间参数有2个：

①HCLK与FSMC_CLK的分频系数(CLKDIV)，可以为2～16分频；

②同步突发访问中获得第1个数据所需要的等待延迟(DATLAT)。

对于异步突发访问方式，FSMC主要设置3个时间参数：地址建立时间(ADDSET)、数据建立时间(DATAST)和地址保持时间(ADDHLD)。FSMC综合了SRAM／ROM、PSRAM和NOR Flash产品的信号特点，定义了4种不同的异步时序模型。选用不同的时序模型时，需要设置不同的时序参数，如表2所列。在实际扩展时，根据选用存储器的特征确定时序模型，从而确定各时间参数与存储器读／写周期参数指标之间的计算关系；利用该计算关系和存储芯片数据手册中给定的参数指标，可计算出FSMC所需要的各时间参数，从而对时间参数寄存器进行合理的配置。
3 STM2扩展S29GL系列NOR Flash实例

3．1 S29GL系列NOR Flash简介

Spansion公司的S29GL系列芯片是采用90nm技术制造的高集成度NOR Flash存储芯片，提供16～128 MB可选容量，支持最快25 ns的页访问速度和11O ns的随机访问速度，带有最大64字节的写缓冲区，以提供更快、更高效的编程，是嵌入式系统设计中大容量存储器扩展的理想选择。本文选用的型号为S29GL512P，容量为512×64K字(总容量64 MB)，扩展到NOR Flash控制器管理的BANK1的第2个子BANK。

3．2 STM32与S29GL512P的电路连接

S25GL512P可通过控制引脚BYTE选择对芯片的访问单位(字／字节)，区别在于：

①对于芯片引脚DQ15，字模式时传送最高数据位D15；字节模式时传送最低地址A-1。

②字模式时，数据引脚D0～D15上传送数据信号；字节模式时，只有D0～D7上有信号。

此处，将BYTE上拉到高电平，选择16位的字访问单位。FSMC数据线FSMC_D[15：0]与S29GL512P的D15～D0对应连接；FSMC地址线FSMC_A[25：0]的低25根与S29GL512P的地址线A[24：0]对应连接。

由于S29GL512P芯片映射到BANK1的子BANK2，可确定其片选线应连接FSMC片选控制线FSMC_NE2。S29GL512P的RY／BY引脚连接FSMC的FSMC_NWAIT引脚，提供等待信号。

3．3 FSMC的配置

根据S29GL512P的映射位置，需要对FSMC_BCR2和FSMC_BTR2／BWTR2寄存器进行配置。

(1)FSMC_BCR2

配置S29GL512P的读／写采用统一时间参数，只需要设置时间寄存器FSMC_BTR2。配置存储器类型为NORFlash，数据总线宽度为16位(字)，不采用地址／数据复用，使能BANK1的子BANK2。

(2)FSMC_BTR2

由表2可知，异步NOR Flash时序模型Mode2／B需要设置时间参数DATAST和ADDSET。根据时序图，两个参数的计算公式如下：
式中：Twc和Trc为所选存储芯片的写周期长度和读操作周期长度；Twp为所选存储芯片的写信号持续长度。根据S29GL512P用户手册，可知参数Twc=Trc=130 ns，Twp=35 ns。设STM32微控制器采用72 MHz主频，则HCLK=(1／72×10-6)s。通过上述公式计算，可取值为：DATAST=2，ADDSET=5。

为了达到更好的控制效果，还应考虑FSMC自身延迟问题，使用校正公式：

式中：TAVQV为所选存储芯片访问过程中，从地址有效至数据有效的时间域；Tsu(Data_NE)为STM32特征参数，从数据有效到FSMC_NE(片选)失效时间域；Ttv(A_NE)为STM32特征参数，从FSMC_NE有效至地址有效的时间域。

TAVQV=130 ns，Tsu(Data_NE)+Ttv(A_NE]=36 ns，对DATAST参数进行校正，可得DATAST=3。

3．4 应用STM32固件对FSMC进行初始化配置

ST公司为用户开发提供了完整、高效的工具和固件库，其中使用C语言编写的固件库提供了覆盖所有标准外设的函数，使用户无需使用汇编操作外设特性，从而提高了程序的可读性和易维护性。

STM32固件库中提供的FSMC的NOR Flash控制器操作固件，主要包括2个数据结构和3个函数。数据结构FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef对应时间参数寄存器FSMC_BTR和FSMC_BWTR的结构定义；

FSMC_NORSRAMinitTypeDef对应特征配置寄存器FSMC_BCR的结构定义，并包含2个指向对应BANK的FSMC_BTR和FSMC_BWTR寄存器的FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef结构指针。针对上述S29GL512P芯片扩展要求，利用固件库进行的主要初始化操作如下：
结 语

STM32作为新一代ARM Cortex-M3核处理器，其卓越的性能和功耗控制能够适用于广泛的应用领域；而其特殊的可变静态存储技术FSMC具有高度的灵活性，对于存储容量要求较高的嵌入式系统设计，能够在不增加外部分立器件的情况下，扩展多种不同类型和容量的存储芯片，降低了系统设计的复杂性，提高了系统的可靠性。

编辑：博子