外部扩展SRAM

一个故事看懂内存条工作原理

简介

1、SRAM和DRAM

• 静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。相对之下，动态随机存取存储器（DRAM）里面所储存的数据就需要周期性地更新。然而，当电力供应停止时，SRAM和DRAM储存的数据都是会消失（被称为volatile memory），这与在断电后还能储存资料的ROM或闪存是不同的。
• SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，功耗较DRAM大 [1] ，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM，因此SRAM显得更贵
• SRAM一般用在高速缓存中；DRAM一般用在内存条里，内存条实质是由多个内存颗粒（即SDRAM芯片）组成的通用标准模块，而STM32直接与SRAM/SDRAM连接

2、我们world编写没有保存的时候直接关掉就没了，为什么呢因为这些东西都是放在内存里的，RAM掉电丢失但是运行速率比较快
3、STM32F407ZGT6 自带了 192K 字节的 SRAM，对一般应用来说，已经足够了，不过在一些对内存要求高的场合，STM32F4 自带的这些内存就不够用了。比如跑算法或者跑 GUI 等，就可能不太够用，所以探索者 STM32F4 开发板板载了一颗16 位宽 512K（512*16，即 1M 字节）容量的CMOS 静态内存芯片。 1M 字节容量的 SRAM 芯片：XM8A51216，满足大内存使用的需求。

4、FSMC一共26根地址线（正好2的26次对应64M字节），16根数据线，所有的都是共用这么几个的；我们使用的SRAM总共19根地址线（即2^19=512K，1K=1024），16根数据线。

5、整个使用：

• 首先在cubemx中按照原理图，对应选择第三块，然后配置好时序，选择好对应引脚
• 然后就可以直接用了
• FSMC（驱动SRAM）特点我感觉就是很多地址线和很多数据线合在一起，并行使用。然后就是使能，片选，掩码（使用高字节还是低字节）对应的数据线，就这样。使用就是配置好时序就可以了，STM32会自己驱动，完全不用我们操心。

FSMC

简介

FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡连接，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器（不能驱动SDRAM这种动态存储器，FMC外设支持）。FSMC的框图如下图所示：

FSMC引脚介绍

1、NOR/PSRAM中：（也就用到了下面这两块）

• FSMC_NE片选信号（总共有4个，因此可以一口气使用四块SRAM。NOR Flash、PSRAM、ROM、LCD也是用的这个），对应SRAM的CE；这四个就对应下面图片中，第一块黄色区域的四块64MB，也即是Bank1的四块所选区。这些片选信号，是程序控制的，也就是当我们访问区域1的时候，区域1的片选就会拉低。
• FSMC_NBL数据掩码信号，对应SRAM的LB、UB；

2、公用信号

• 其中的地址线和数据线是所有控制器共用的，公共信号。
• FSMC_NOE读信号
• FSMC_NWE写信号。

FSMC与SRAM引脚对应

FSMC驱动外部SRAM时，外部SRAM的控制一般有：地址线（如A0-A25）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE，即WR）、读信号（OE，即RD）、片选信号（CS），如果SRAM支持字节控制，那么还有UB/LB信号。

四个片选信号 就对应了下面这四块区域

地址映射

1、这张图除了黄色的部分 就是其他的东西比如代码存储位置啊，外设啊啥的 和我们的FSMC没有关系。FSMC就控制这块黄色区域（External RAM）；我们用的四个片选信号线（用于驱动SRAM） ，就对应了下面第一块黄色区域的四个64MB大小的空间。
2、在使用FSMC外界存储器时，其存储单元是映射到STM32的内部寻址空间的；
3、在程序里，定义一个指向这些地址的指针，然后就可以通过指针直接修改该存储单元的内容，FSMC外设会自动完成数据访问过程，读写命令之类的操作不需要程序控制。

• 从上图可以看出，FSMC 总共管理 1GB 空间，拥有 4 个存储块（Bank），本章，我们用到的是块 1，也就是bank1，配置也只需要配置这个bank
• STM32的FSMC存储块1（Bank1）用于驱动NOR FLASH/SRAM/PSRAM，被分为4个区，每个区管理64M字节空间，每个区都有独立的寄存器对所连接的存储器进行配置。Bank1的256M字节空间由28根地址线（HADDR[27:0]）寻址。这里HADDR，是内部AHB地址总线，其中，HADDR[25:0]来自外部存储器地址FSMC_A[25:0]，而HADDR[26:27]对4个区进行寻址。如下表所示：
  
• 其中因为外接的SRAM就1M字节，所以他地址线只有19根地址线就正常了，但是用的是前16个地址线，因为这几根对应的是前1M的地址
• 不论外部接8位/16位宽设备，FSMC_A[0]永远接在外部设备地址A[0]
• 这里的地址+1，就是+了1bit

时序

• FSMC外设支持输出多种不同的时序以便于控制不同的存储器，对应着FSMC的ABCD四种模式，其中SRAM使用的是A模式
• 在cubemx中没有直接让你选择使用什么模式，但是让你选择了读写什么设备，我猜应该他是通过你读写什么设备然后自动给你选择相应的模式了

寄存器

如果用的是HAL，那不需要了解寄存器，直接cubemx配置就行了

• 对于NOR FLASH/PSRAM控制器(存储块1)，通过FSMC_BCRx、FSMC_BTRx和FSMC_BWTRx寄存器设置（其中x=1~4，对应4个区）。通过这3个寄存器，可以设置FSMC访问外部存储器的时序参数，拓宽了可选用的外部存储器的速度范围。

1、SRAM/NOR闪存片选控制寄存器（FSMC_BCRx）

• EXTMOD：扩展模式使能位，控制是否允许读写不同的时序，设置为0
• WREN：写使能位。我们需要向SRAM写数据，故该位必须设置为1
• MWID[1:0]：存储器数据总线宽度。00，表示8位数据模式；01表示16位数据模式；10和11保留。我们的SRAM是16位数据线，所以设置WMID[1:0]=01。
• MTYP[1:0]：存储器类型。00表示SRAM、ROM；01表示PSRAM；10表示NOR FLASH;11保留。我们驱动的芯片为SRAM，所以需要设置MTYP[1:0]=00。
• MBKEN：存储块使能位。需设置为1

2、SRAM/NOR闪存片选时序寄存器（FSMC_BTRx）

• ACCMOD[1:0]：访问模式。00:模式A；01:模式B；10:模式C；11:模式D。
• DATAST[7:0]：数据保持时间，等于: DATAST(+1)个HCLK时钟周期，DATAST最大为255。对IS62WV51216来说，其实就是OE/WE低电平持续时间，最大为55ns。对STM32F1，一个HCLK=13.8ns (1/72M)，设置为3；对STM32F4，一个HCLK=6ns(1/168M) ，设置为8。
• ADDSET[3:0]：地址建立时间。表示：ADDSET (+1)个HCLK周期，ADDSET最大为15。对IS62WV51216来说，访问周期最快位55ns，而我们前面的设置，已经可以保证访问周期不小于55ns，因此这个地址建立时间，我们可以直接设置为0即可。

因为设置了EXTMOD位，所以读写时序共用这个时序寄存器！

SRAM

• SRAM的控制比较简单，只要控制信号线使能了访问，从地址线输入要访问的地址，即可从I/O数据线写入或读出数据。
• IS62WV51216是ISSI（Integrated Silicon Solution, Inc）公司生产的一颗16位宽512K（512*16，即1M字节）容量的CMOS静态内存（SRAM）芯片。

接线

• 地址线可以随便接不用对应，而数据线却是不能的，需要一一对应
  
• 图中A0-18为地址线，总共19根地址线（即2^19=512K）；I/O0~15为数据线，总共16根数据线（因此大小为1M字节）。CS2和CS1都是片选信号，不过CS2是高电平有效CS1是低电平有效；OE是输出使能信号（读信号）；WE为写使能信号；UB和LB分别是高字节控制和低字节控制信号；本示例中的 SRAM 为异步类型的存储器，不使用同步时钟信号，所以时钟分频配置不起作用
  

读写流程

1、下图为：IS62WV51216芯片的8080并口写时序，详见：IS62WV51216.pdf

重点时序

• ADDSET：地址建立时间(tSA)，0ns。也就是多久时间可以去识别这个地址地址，多少个HCLK周期（也就是168MHz）
• DATAST:数据建立时间和数据保持时间，类似于地址建立时间，多少时间可以读数据。写周期时间(tWC)，55ns
• WE脉宽(tPWE)，写操作周期，这里的读和写都是相同的。45ns
• 我们只需要输入上面这三个时序就可以了，其他的交给stm32。这三个也就是对应cubemx中需要输入的三个选项。地址建立时间，地址保持时间，数据保持时间。一般直接用cubemx提供的默认数据也行，也能使用

引脚不要接错了。后来发现，FSMC的引脚比较特殊，我们不需要特别设置，直接使用默认配置的引脚就可以了，因为他好像没有复用的，不会映射到其他。