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| V0.1 |2020-11-11 | gingko | 初次建立 |
===== STM32CubeMX教程十八——SDRAM实验 =====
1.在主界面选择File-->New Project或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_1.png?direct |}}
2.出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置在搜索栏的下面，提供的各种查找方式，可以选择芯片内核，型号等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32F429IGHx。
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_2.png?direct |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_3.png?direct |}}
4.Debug选择Serial Wire时基源选择SysTick
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_4.png?direct |}}
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_5.png?direct |}}
5.将LEDG,LEDR,LEDB对应的PI3,PI4,PH14设置为GPIO_Output
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_6.png?direct |}}
6.引脚模式配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_7.png?direct |}}
7.配置FMC
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_8.png?direct |}}
8.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_9.png?direct |}}
9.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置 我们只用到有限几个，其他的默认即可IDE我们使用的是 MDK V5.27
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_10.png?direct |}}
10.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_11.png?direct |}}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* **将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中**
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* **只复制所需要的.C和.H（推荐）**
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* **不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H**
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
* 自行选择方式即可
11.然后点击GENERATE CODE创建工程
{{ :icore3l:icore3l_cube_18_12.png?direct |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验十八：SDRAM实验——读写测试SDRAM =====
==== 一、实验目的与意义 ====
- 了解STM32 SDRAM结构
- 了解STM32 SDRAM特征
- 掌握SDRAM的使用方法
- 掌握STM32 HAL库中SDRAM属性的配置方法
- 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法
==== 二、实验设备及平台 ====
- iCore3L 双核心板
- JLINK（或相同功能）仿真器
- Micro USB线缆
- Keil MDK 开发平台
- STM32CubeMX开发平台
- 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机
==== 三、实验原理 ====
=== 1.SDRAM简介 ===
* 同步动态随机存取内存（synchronous dynamic random-access memory，简称SDRAM）是有一个同步接口的动态随机存取内存（DRAM）。通常DRAM是有一个异步接口的，这样它可以随时响应控制输入的变化。而SDRAM有一个同步接口，在响应控制输入前会等待一个时钟信号，这样就能和计算机的系统总线同步。时钟被用来驱动一个有限状态机，对进入的指令进行管线(Pipeline)操作。这使得SDRAM与没有同步接口的异DRAM(asynchronous DRAM)相比，可以有一个更复杂的操作模式。管线意味着芯片可以在处理完之前的指令前，接受一个新的指令。在一个写入的管线中，写入命令在另一个指令执行完之后可以立刻执行，而不需要等待数据写入存储队列的时间。在一个读取的流水线中，需要的数据在读取指令发出之后固定数量的时钟频率后到达，而这个等待的过程可以发出其它附加指令。
* SDRAM是多Bank结构，例如在一个具有两个Bank的SDRAM的模组中，其中一个Bank在进行预充电期间，另一个Bank却马上可以被读取，这样当进行一次读取后，又马上去读取已经预充电Bank的数据时，就无需等待而是可以直接读取了，这也就大大提高了存储器的访问速度。为了实现这个功能，SDRAM需要增加对多个Bank的管理，实现控制其中的Bank进行预充电。在一个具有2个以上Bank的SDRAM中，一般会多一根叫做BAn的引脚，用来实现在多个Bank之间的选择。
SDRAM具有多种工作模式，内部操作是一个复杂的状态机。SDRAM器件的引脚分为以下几类：
- 控制信号：包括片选、时钟、时钟使能、行列地址选择、读写有效及数据有效。
- 地址信号：时分复用引脚，根据行列地址选择引脚，控制输入的地址为行地址或列地址。
- 数据信号：双向引脚，受数据有效控制。
SDRAM的所有操作都同步于时钟。根据时钟上升沿控制管脚和地址输入的状态，可以产生多种输入命令:
* 模式寄存器设置命令
* 激活命令
* 预充命令
* 读命令
* 写命令
* 带预充的读命令
* 带预充的写命令
* 自动刷新命令
* 自我刷新命令
* 突发停命令
* 空操作命令
* 根据输入命令，SDRAM状态在内部状态间转移。内部状态包括模式寄存器设置状态、激活状态、预充状态、写状态、读状态、预充读状态、预充写状态、自动刷新状态及自我刷新状态。
* SDRAM支持的操作命令有初始化配置、预充电、行激活、读操作、写操作、自动刷新、自刷新等。所有的操作命令通过控制线CS#、RAS#、CAS#、WE#和地址线、体选地址BA输入。
=== 2.FMC简介 ===
* STM32F429IGHx使用FMC外设来管理扩展的存储器，FMC是Flexible Memory Controller的缩写，译为可变存储控制器。它可以用于驱动包括SRAM、SDRAM、PSRAM、NOR FLASH以及NAND FLSAH类型的存储器。
* FMC有6个存储区域，每个区域支持256MB的寻址空间。
* (1)数字列表项目存储区域 1 可连接多达 4 个 NOR Flash 或 PSRAM 设备。此存储区域被划分为如下 4 个NOR/PSRAM 子区域，带 4 个专用片选信号：
* 存储区域 1 NOR/PSRAM 1
* 存储区域 1 NOR/PSRAM 2
* 存储区域 1 NOR/PSRAM 3
* 存储区域 1 NOR/PSRAM 4
* (2)存储区域2用于SDRAM器件，具体是SDRAM存储区域1还是SDRAM存储区域2取决于BMAP位配置。
* (3)存储区域3用于连接NAND Flash器件。此空间的MPU存储器特性必须通过软件重新配置到器件中。
* (4)存储区域5和6用于连接SDRAM器件（每个存储区域1个器件）。
* 对于每个存储区域，所要使用的存储器类型可由用户应用程序通过配置寄存器配置。
* 本实验使用FMC控制SDRAM。启动时，必须通过用户应用程序对用于连接 FMC SDRAM 控制器与外部 SDRAM 设备的SDRAM I/O 引脚进行配置。应用程序未使用的 SDRAM 控制器 I/O 引脚可用于其它用途。
FMC的存储区域如图所示：
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_18_1.png?direct |}}
FMC框图如下：
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_18_2.png?direct |}}
=== 3.SDRAM的地址映射 ===
两个可用的SDRAM存储区域如图：
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_18_3.png?direct |}}
=== 4.SDRAM控制寄存器 ===
* 控制SDRAM的有FMC_SDCR1/FMC_SDCR2控制寄存器、FMC_SDTR1/FMC_SDTR2 时序寄存器、FMC_SDCMR 命令模式寄存器以及 FMC_SDRTR刷新定时器寄存器。其中控制寄存器及时序寄存器各有2个，分别对应于SDRAM存储区域1和存储区域2的配置。
* FMC_SDCR控制寄存器可配置SDCLK的同步时钟频率、突发读使能、写保护、CAS延迟、行列地址位数以及数据总线宽度等。
* FMC_SDTR时序寄存器用于配置SDRAM访问时的各种时间延迟，如TRP行预充电延迟、TMRD加载模式寄存器激活延迟等。
* FMC_SDCMR命令模式寄存器用于存储要发送到SDRAM模式寄存器的配置，以及要向SDRAM芯片发送的命令。
* FMC_SDRTR 刷新定时器寄存器用于配置 SDRAM 的自动刷新周期。
=== 5.原理图 ===
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_18_4.png?direct |}}
==== 四、实验程序 ====
1.主函数
int main(void)
{
int i,j;
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_FMC_Init();
BSP_SDRAM_Init();
for(j = 0; j < 64;j++) //向SDRAM中写入0~65536并读取校验
{
for(i = 0;i < 65536;i++)
{
write_sdram((65536 * j + i),i);
}
}
for(j = 0; j < 64; j++)
{
for(i = 0;i < 65536;i++)
{
if(i != read_sdram((65536 * j + i))) //读取SDRAM中的值，测试是否成功写入
{
while(1) //测试失败，红色LED闪烁
{
LED_RED_ON;
HAL_Delay(500);
LED_RED_OFF;
HAL_Delay(500);
}
}
}
}
HAL_Delay(1000);
LED_RED_ON; //测试成功，红色LED常亮
while (1)
{
}
}
2.SDRAM初始化函数
uint8_t BSP_SDRAM_Init(void)
{
static uint8_t sdramstatus = SDRAM_ERROR;
/*SDRAM设备配置*/
SdramHandle.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
/* FMC SDRAM Bank配置 */
/* SD时钟频率为90 Mhz的定时配置（180Mhz / 2） */
/* TMRD：2个时钟周期 */
Timing.LoadToActiveDelay = 2;
/* TXSR：最小值= 70ns（7x11.11ns） */
Timing.ExitSelfRefreshDelay = 7;
/* TRAS：最小值= 42ns（4x11.11ns）最大值= 120k（ns） */
Timing.SelfRefreshTime = 4;
/* TRC：最小值= 70（7x11.11ns） */
Timing.RowCycleDelay = 7;
/* TWR：最小值 = 1 + 7ns（1 + 1x11.11ns） */
Timing.WriteRecoveryTime = 2;
/* TRP: 20ns => 2x11.11ns*/
Timing.RPDelay = 2;
/* TRCD: 20ns => 2x11.11ns */
Timing.RCDDelay = 2;
/* FMC SDRAM控制配置 */
SdramHandle.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1;
/* 列寻址: [7:0] */
SdramHandle.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_8;
/* 行寻址: [11:0] */
SdramHandle.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_12;
/*SDRAM的数据宽度 */
SdramHandle.Init.MemoryDataWidth = SDRAM_MEMORY_WIDTH;
/*SDRAM内部的Bank数目 */
SdramHandle.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;
/*CASLatency的时钟个数*/
SdramHandle.Init.CASLatency = SDRAM_CAS_LATENCY;
/*是否使能写保护模式 */
SdramHandle.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;
/*配置同步时钟SDCLK的参数*/
SdramHandle.Init.SDClockPeriod = SDCLOCK_PERIOD;
/*是否使能突发读模式*/
SdramHandle.Init.ReadBurst = SDRAM_READBURST;
/*在CAS个延迟后再等待多少个HCLK时钟才读取数据 */
SdramHandle.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_1;
/*SDRAM控制器初始化*/
BSP_SDRAM_MspInit(&SdramHandle, (void *)NULL);
if(HAL_SDRAM_Init(&SdramHandle, &Timing) != HAL_OK)
{
sdramstatus = SDRAM_ERROR;
}
else
{
sdramstatus = SDRAM_OK;
}
/*SDRAM初始化顺序*/
BSP_SDRAM_Initialization_sequence(REFRESH_COUNT);
return sdramstatus;
}
3.SDRAM读写函数
#define write_sdram(offset,data) *(volatile unsigned short int *)(SDRAM_DEVICE_ADDR + (offset << 1)) = data
#define read_sdram(offset) *(volatile unsigned short int *)(SDRAM_DEVICE_ADDR + (offset << 1))
4.FMC初始化函数
void MX_FMC_Init(void)
{ //本实验中我们只用到了FMC的引脚，时序配置使用官方提供的SDRAM驱动
FMC_SDRAM_TimingTypeDef SdramTiming = {0};
/* 执行SDRAM1存储器初始化序列 */
hsdram1.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
/* hsdram1初始化 */
hsdram1.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1;
hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_8;
hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_13;
hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
hsdram1.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;
hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_1;
hsdram1.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;
hsdram1.Init.SDClockPeriod = FMC_SDRAM_CLOCK_DISABLE;
hsdram1.Init.ReadBurst = FMC_SDRAM_RBURST_DISABLE;
hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_0;
/* Sdram时序 */
SdramTiming.LoadToActiveDelay = 16;
SdramTiming.ExitSelfRefreshDelay = 16;
SdramTiming.SelfRefreshTime = 16;
SdramTiming.RowCycleDelay = 16;
SdramTiming.WriteRecoveryTime = 16;
SdramTiming.RPDelay = 16;
SdramTiming.RCDDelay = 16;
if (HAL_SDRAM_Init(&hsdram1, &SdramTiming) != HAL_OK)
{
Error_Handler( );
}
}
==== 五、实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore3L的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3L供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore3L上；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、实验现象 ====
SDRAM读写测试成功，红色LED灯常亮。测试失败红色LED灯闪烁。