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STM32 FSMC 接口

什么是 FSMC 接口？​

FSMC（Flexible Static Memory Controller，灵活静态存储控制器）是 STM32 微控制器中的一个外设接口，用于连接外部存储器设备，如 SRAM、NOR Flash、NAND Flash 和 LCD 显示屏等。FSMC 接口通过灵活的时序配置，能够支持多种存储器和外设的访问需求，特别适用于需要高速数据传输的场景。

备注

FSMC 接口在 STM32F1、STM32F4 等系列中广泛使用，但在某些新系列（如 STM32H7）中已被 FMC（Flexible Memory Controller）取代。

FSMC 的工作原理​

FSMC 接口通过多个信号线（如地址线、数据线、控制信号等）与外部设备通信。它支持多种存储类型和访问模式，并允许用户配置时序参数以满足不同设备的需求。

主要信号线​

  • 地址线（A[25:0]）：用于指定外部存储器的地址。
  • 数据线（D[15:0] 或 D[31:0]）：用于传输数据。
  • 控制信号：包括片选（NE）、写使能（NWE）、读使能（NOE）等。

时序配置​

FSMC 的时序配置非常灵活，用户可以根据外部设备的需求调整以下参数：

  • 地址建立时间（ADDSET）
  • 数据建立时间（DATAST）
  • 总线周转时间（BUSTURN）

配置 FSMC 接口​

以下是一个配置 FSMC 接口以连接外部 SRAM 的示例代码：

c
#include "stm32f4xx.h"

void FSMC_SRAM_Init(void) {
    // 启用 GPIO 和 FSMC 时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD | RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
    RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC, ENABLE);

    // 配置 GPIO 引脚为 FSMC 功能
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

    // 配置 FSMC 参数
    FSMC_NORSRAMInitTypeDef FSMC_NORSRAMInitStruct;
    FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef FSMC_NORSRAMTimingInitStruct;

    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_AddressSetupTime = 1;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_AddressHoldTime = 0;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_DataSetupTime = 2;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_CLKDivision = 0;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_DataLatency = 0;
    FSMC_NORSRAMTimingInitStruct.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;

    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM1;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_MemoryType = FSMC_MemoryType_SRAM;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_BurstAccessMode = FSMC_BurstAccessMode_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &FSMC_NORSRAMTimingInitStruct;
    FSMC_NORSRAMInitStruct.FSMC_WriteTimingStruct = &FSMC_NORSRAMTimingInitStruct;

    FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStruct);
    FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM1, ENABLE);
}
提示

在实际项目中，时序参数需要根据外部存储器的数据手册进行调整，以确保通信的可靠性。

实际应用场景​

连接外部 SRAM​

在需要扩展内存的应用中，FSMC 接口可以用于连接外部 SRAM。例如，在图像处理或数据采集系统中，外部 SRAM 可以提供更大的存储空间和更快的数据访问速度。

驱动 LCD 显示屏​

FSMC 接口也常用于驱动 TFT LCD 显示屏。通过 FSMC 接口，STM32 可以直接向 LCD 控制器发送命令和数据，从而实现高效的图形显示。

c
#define LCD_BASE_ADDRESS 0x60000000

void LCD_WriteCommand(uint16_t command) {
    *(volatile uint16_t *)(LCD_BASE_ADDRESS) = command;
}

void LCD_WriteData(uint16_t data) {
    *(volatile uint16_t *)(LCD_BASE_ADDRESS + 0x20000) = data;
}

总结​

FSMC 接口是 STM32 微控制器中一个强大的外设接口，能够灵活地连接多种外部存储器和设备。通过合理的配置，FSMC 可以满足高速数据传输的需求，适用于多种应用场景。

附加资源与练习​

  • 练习：尝试配置 FSMC 接口以连接一个 NOR Flash 存储器，并实现数据的读写操作。
  • 资源：参考 STM32 参考手册中的 FSMC 章节，了解更多关于时序配置和信号线的详细信息。
警告

在实际开发中，务必仔细阅读外部设备的数据手册，以确保 FSMC 的配置与设备的要求匹配。