Nuttx外扩SDRAM（IS42）

最新推荐文章于 2025-06-11 09:18:13 发布

Alvin Peng

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分类专栏： Nuttx 文章标签： nuttx sdram 外扩ram 增加内存内存

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/alvin_jack/article/details/90545365

本文详细介绍了如何在Nuttx操作系统中扩展STM32的SDRAM内存，包括理解板载内存限制、熟悉SDRAM的内部规格和硬件接口，以及在Nuttx下配置FMC驱动和编译选项的过程，最终成功增加外扩内存。

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前言

Nuttx当中有很多系统的组件都会用到内存中堆（heap）的资源，在终端上通过键入“free”指令可以查看到当前内存中活动的用户堆的实时用量，当应用在需要大量的堆开销的情况下，本身芯片内部集成的小容量内存就显得捉襟见肘了（我使用过MCU目前最大的内存容量也就是128KB+16KB+368KB =512KB）;估计有疑问说为什么是3块，再移植前，我们先来捋一捋一些基础知识。

板载内存

日常中接触到的cortex-M4及其一下系列内核的单片机，一般在内存上大都是一块内存，我接触到最多的ST的单片机一般规格多为“32KB、64KB、256KB、320KB”等等，这里的内存就是我们所说的sram。例如下图：
STM32F3系列的内存大小
但是在F7系列上确实这样内存变成了512KB+16KB：
在这里插入图片描述
这个是因为在F7系列上sram还分为了ITCM和DTCM（TCM=Tightly Coupled Memory，是一种高速缓存，据说是被直接集成在CPU芯片中。DS有两种TCM，分别是ITCM（Instruction TCM）和DTCM（Data TCM）。由于是高速缓存，所以这两块内存区域被当做特殊的用途。比如某些对时间要求非常严格的代码，就可以被放到ITCM中执行。这可以有效地提高运行速度。某些需要频繁存取的数据，也可以放到DTCM中以节省存取时间。）
DTCM所处的位置

外扩内存

既然板载的内存不够用，外扩的内存怎么加呢？这里就需要用到Flexible memory controller (FMC)，来实现外扩内存。首先需要确定外扩的SDRAM的规格和接口类型；

- 内部规格

SDRAM内部包含的存储阵列，可以把它理解成一张表格，数据就填在这张表格上。和表格查找一样，指定一个行地址和列地址，就可以精确地找到目标单元格，这是SDRAM芯片寻址的基本原理。这样的每个单元格被称为存储单元，而这样的表则被称为存储阵列(Bank)，目前设计的SDRAM芯片基本上内部都包含有4个这样的Bank，寻址时指定Bank号以及行地址，然后再指定列地址即可寻找到目标存储单元。所及行地址、列地址以及bank数基本就决定了我们SDRAM的大小了。
在这里插入图片描述

- 硬件接口
大概了解了SDRAM的内部结构，接下来看看常见的SDRAM的硬件接口：

CLK，同步时钟信号，所有输入信号都在CLK为上升沿的时候被采集；
CKE，时钟使能信号，禁止时钟信号时SDRAM会启动自刷新操作；
CS，片选信号，低电平有效；
CAS#，列地址选通，为低电平时地址线表示的是列地址；
RAS#，行地址选通，为低电平时地址线表示的是行地址；
WE#，写入使能，低电平有效；
DQM[0:1]，数据输入/输出掩码信号，表示DQ信号线的有效部分；
BA[0:1]，Bank地址输入，选择要控制的Bank；
A[0:11]，地址输入；
DQ[0:15]，数据输入输出信号；（同种IC有16bits、32bits位宽等多种规格）
具体的时序可以参考对应使用的芯片使用手册；

Nuttx下的外扩SDRAM接口

与一般的驱动不一样的是，Nuttx下外扩SDRAM直接就挂在地址总线上了，以本次移植为例，采用STM32F746系列的单片机；

- 外设驱动FMC
在配置的板子的src文件下比如我的板子是stm32f746g-disco，找到stm32_extmem.c文件<…/nuttx/configs/stm32f746g-disco/src>

/************************************************************************************
 * configs/stm32f746g-disco/src/stm32_extmem.c
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