STM32_FSMC机制的NORFlash存储器扩展技术

行信号类型的转换 , 又能够 进行信 号宽度 和时 序的调 整 , 不同存储器特 征可 灵活 地 进行 工作 方式 和 信号 的调 整 。
屏蔽掉不同存储类型的差异 ,使之对内核而言没有区别 。 根据选用的存储器芯片确定需要配置的存储器特征 , 主要
1 .3 FSMC 映射地址空间
FSM C 管理 1 GB 的映射地址空 间 。该空间划 分为 4 个大小为 256 M B 的 BA NK , 每个 BA NK 又划 分 为 4 个 64 M B 的子 BAN K , 如表 1 所列 。FSM C 的 2 个控制器管 理的映射地 址空间 不同 。NO R Flash 控制器 管理第 1 个 BAN K , NA ND/PC Card 控制 器 管 理第 2 ～ 4 个 BANK 。 由于两个控制器管理的存储器类型不同 , 扩展时应根 据选 用的存储设备类型确定其映射位置 。
ST M 32 FSM C NO R F lash 存储器扩展 S29G L
引 言
ST M 32 是 ST (意 法 半导 体)公 司 推 出的 基 于 A RM 内核 Co rtex-M 3 的 32 位微 控制器系列 。Cortex-M 3 内 核 是为低功耗和价格敏感的应用而专门设计的 , 具有突 出的 能效比和 处 理速 度[ 1] 。通 过 采 用 Th umb-2 高 密 度 指 令 集 ,Cortex-M 3 内核降 低了 系统 存储 要求 , 同时 快 速的 中 断处理能够满足控制领域的高实时性要求 , 使基于该 内核 设计的 S TM 32 系列微控制器 能够以更 优越的 性价比 , 面 向更广泛的应用领域 。
(1)确定映射地址空间 根据选用的存储器类型确 定扩 展使用 的映 射地址 空
① HCLK 与 FS M C CLK 的分 频系数(CLK DIV), 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(DAT LA T)。
对于异步突发访问方式 , FSM C 主要设置 3 个时 间参 数 :地址建立时间(ADDSET)、数据建立时间(DA T AS T) 和地 址 保 持 时 间 (ADDH LD )。 FSMC 综 合 了 SRAM/ ROM 、PSRAM 和 NOR F lash 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
FSM C 可以直接与 A D0 ～ 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 (M WID), FSM C 支 持 8 位/16 位两种外部数据总线宽度 ;
④ 对于 N O R F lash(PS RA M), 是否采用 同步突 发访 问方式(BU RS T EN);
表 1 FSMC 映射地址空间
内部控制器 BANK 号 映射地址范围 支持设备类型 特殊功能寄存器
N OR F lash 控制器
N AN D/ PC Card 控制器
BANK1 6000 0000H ～ 6FFF FFFFH
BA NK 2 BA NK 3 BA NK 4
7000 0000H ～ 7FFF FFFFH 8000 0000H ～ 8FFF FFFFH 9000 0000H ～ 9FFF FFFFH
S RAM/ ROM FSM C BCR1 ～ 4
NOR Flash FSM C BTR1～ 4
P SRAM
FSM C BWTR1～ 4
NAND Flash PC Card
FSM C PCR2 ～ 4 FSM C SR2 ～ 4 FSM C PMEM2 ～ 4 FMSC PATT 2 ～ 4
FMSC PIO4
M o de D
SRAM/ CRAM OE 选通型时序 NOR Flash 时序 NOR Flash OE 选通型时序
DAT AS T 、ADDS ET DAT AS T 、ADDS ET DAT AS T 、ADDS ET
延长 地 址 保 持 时 间 的 异 步 DAT AS T 、ADDS ET
⑤ 对于 NO R F lash(PSRAM ), N WAIT 信号 的特 性 说明(WA IT EN 、WA IT CFG 、W AIT PO L);
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(EXT M OD)。
(3)配置存储器时序参数 FSM C 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 。FSM C 的 N OR Flash 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 , FSM C 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 FSM C CLK 。此时 需要的设置的时间参数有 2 个 :
要求 。
1 .1 FSMC 技术优势
① 支持 多种 静 态存 储 器类 型 。 ST M 32 通 过 FS MC 可 以 与 S RAM 、 RO M 、PS RA M 、NO R Flash 和 NA ND Flash 存储器的引脚直接相连 。
② 支持丰富的存储操作 方法 。FSM C 不 仅支持 多种 数据宽度的异 步 读/ 写操 作 , 而 且支 持 对 NO R/PS RA M/ NA ND 存储器的同步突发访问方式 。
ST M 32 系列微控制 器为 用户 提供 了丰 富的 选择 , 可 适用于工业控制 、智能家电 、建筑安防 、医疗设备以及 消费 类电子产品等多方位嵌入式系统设计 。S T M 32 系列 采用 一种新型的存储器扩展 技术 ———FSM C , 在外部 存储器 扩 展方面具有独特的优势 , 可 根据系 统的应 用需 要 , 方便 地 进行不同类型大容量静态存储器的扩展 。
表 2 NOR Flash 控制器支持的时序模型
间 。NO R Flash 只 能 选 用 BA NK 1 中 的 4 个 子 BANK 。 选定映射子 BA NK 后 , 即可确定以下 2 方面内容 :
① 硬件电路中 用于 选中 该存 储器 的片 选线 FSM C NEi (i 为子 BA NK 号 , i =1 , … , 4);
② FSM C 配置中用于配置该外部 存储器 的特殊功 能 寄存器号(如表 1 所列)。
(2)配置存储器基本特征 通过对 FSM C 特殊 功能 寄存 器 FSM C BCRi(i 为 子
时序模型
简单描述
时间参数
M ode1 SRAM/ CRAM 时序
DATAST 、ADDS ET
异 M odeA 步 M ode2/ B 突 ModeC 发
paper@m esne t .com .cn(投稿专用)
3 1 2009 年第 1 0 期 Microco nt ro lle rs & Em bedded Sys tems
新器件新技术 NEW PRODUCT &TECH
存储器之间的数据交互 。FS M C 起到桥 梁作用 , 既能 够进 BAN K 号 , i =1 , … , 4)中 对应控 制位 的设置 , FSM C 根 据
2 FSMC 扩展 NOR Flash 配置
SRAM/ ROM 、NO R Flash 和 PSRAM 类型的外部存储器 都是由 FSMC 的 NOR Flash 控制器管理的 ,扩展方法基本相 同 ,其中 NOR Flash 最为复杂 。通过 FSM C 扩展外部存储器 时 , 除了传统存储器扩展所需要的硬件电路外 , 还需要进行 FSMC 初始化配置 。FSMC 提供大量 、细致的可编程参数 ,以 便能够灵活地进行各种不同类型 、不同速度的存储器扩展 。 外部存储器能否正常工作的关键在于 :用户能否根据选用的 存储器型号 , 对配置寄存器进行合理的初始化配置 。
其中 , BANK 1 的 4 个子 BA NK 拥有独立的片 选线和 控制寄存器 , 可分别扩展一个独立的存储设备 , 而 BANK 2 ～ BAN K4 只有一组控制寄存器 。
包括以下方面 : ① 存储器类 型(M TYPE)是 S RA M/ ROM 、PS RA M ,
还是 NO R FlБайду номын сангаасsh ; ②存储芯片的地址和数据引脚是否复用(M UXEN),
时序
ADDH LD
同步突发
根据 FSM C C LK , 同 步 读 取 多个顺序单元的数据
C LKDIV 、DA TLAT
3 2
2009 年第 10 期
adv @mesnet .co m .c n(广告专用)
NEW PRODUCT & TECH 新器件新技术
储器的特征确定时序模型 , 从而确定各时间参数与存 储器 要设置时间参数 DA TA ST 和 A DDS ET 。根据 时序 图[ 3] ,
读/ 写周期参数指标之 间的计 算关 系 ;利用 该计 算关系 和 两个参数的计算公式如下 :
⑤ 支持代 码从 FSM C 扩 展 的外 部 存储 器 中直 接 运 行 , 而不需要首先调入内部 S RA M 。
1 .2 FSMC 内部结构
ST M 32 微 控 制 器 之 所 以 能 够 支 持 NO R Flash 和 NA ND F lash 这两类访问方式完全 不同的存 储器扩 展 , 是 因为 FSM C 内部实际包括 NO R Flash 和 NA ND/ PC Card 两个控制器[ 3] , 分别 支 持两 种截 然不 同 的存 储 器访 问 方 式 。在 S TM 32 内 部 , FSM C 的 一 端 通 过 内 部 高 速 总 线 A HB 连 接到 内核 Cortex-M 3 , 另一 端则 是面 向扩 展存 储 器的外部 总 线 。内 核 对外 部 存 储 器 的 访问 信 号 发 送 到 A HB 总线后 , 经过 FSM C 转换为 符合外 部存储 器通信 规 约的信号 , 送到外部存储器 的相应 引脚 , 实现内 核与外 部
NEW PRODUCT & TECH 新器件新技术
STM32-FSMC 机制的 NOR Flash 存储器扩展技术
□ 鲁东大学 潘辉
摘 要 关键词
FSM C 是 S TM 32 微控制器内部 采用 的新 型存 储控 制技 术 。本文 通过 对 FSM C 技 术的 分 析 , 着 重介 绍 FSM C 中 NO R Flash 控制器存储 扩 展的 关键 技 术 ;并 以 S29G L 系列 芯片 为例 , 说 明 S TM 32 系 统通 过 FSM C 扩展 NO R Flash 存储器的实现方法 。
③ 支持同时扩展多种存 储器 。FSM C 的 映射地 址空 间中 , 不同的 BA NK 是独立的 , 可用于扩展 不同类型 的存 储器 。当系统中扩展和使用多个外 部存储器时 , F SM C 会 通过总线悬空延迟时间参数的设置 ,防止各存储器对 总线 的访问冲突 。
④ 支持更为广泛的存储器型号 。通过对 FSM C 的时 间参数设置 , 扩大了系统中 可用存 储器 的速度 范围 , 为 用 户提供了灵活的存储芯片选择空间 。
1 FSMC 机制
FSM C(F lexib le S tatic M emory Cont roller , 可变 静 态 存储 控 制 器)是 S TM 32 系 列 中 内 部 集 成 256 KB 以 上 Flash , 后缀为 xC 、xD 和 xE 的高 存储 密度 微控 制 器特 有 的存储控制机制[ 2] 。之所以称为“ 可变” , 是由于通过 对特 殊功能寄存器的设置 ,F SM C 能够根据不同的外部存 储器 类型 , 发出相应的数据/地址/控制信号类型以匹配信 号的 速度 , 从而使得 S TM 32 系列微 控制器不 仅能够 应用各 种 不同类型 、不同速度 的外部 静态存 储器 , 而 且能 够在不 增 加外部器件的情况下同时扩 展多种 不同类 型的 静态存 储 器 , 满足系统设计对 存储容 量 、产品 体积以 及成 本的综 合