一、SDRAM概述

（内容参考正点原子 + 个人经验总结）
STM32H743自带1M左右的RAM，虽然已经很大了，但总有不够的时候。RAM不够用，长久之计当然是增加外部RAM。
外部RAM也分两大类，第一类是DRAM，另一类是SRAM。
在这里插入图片描述
DRAM：动态随机存储器，以电容的电荷来表示数据（有电荷代表1，无电荷代表零）。因为是电容，会失电，所以要频繁的刷新以保存数据。
SRAM：静态随机存储器，以锁存的形式存储数据，只要不掉电，数据就一直存在，不需要刷新来保持数据。
在这里插入图片描述
DRAM中也有一个种类叫SDRAM，S代表同步，同步的传输速度要比异步快很多，SDRAM这个速度可以说是很快了，大部分要求都能满足（DDR SDRAM可以看作SDRAM的加速版，一个时钟周期的上升沿和下降沿都能传输一个数据，而DDRII和DDRIII，只是提高了同步时钟的频率）。

我用到的实验平台是正点原子阿波罗STM32H743+W9825G6KH-6（行地址8192(2的13次方)，列地址512(2^9)，BANK4个，位宽16，芯片容量81925124*16=32M字节）
由于是并口同步RAM，所以对引脚口要求数量大，使用口线：
在这里插入图片描述

SDRAM的储存单元叫BANK（一般有4个），每个BANK中以阵列形式排列，先指定BANK号和行地址，然后指定列地址，则能确定唯一地址。
在这里插入图片描述
SDRAM 控制命令（数据在时钟信号上升沿有效）

NO-Operation：空操作，用于选中SDRAM，为发送做准备
Active：激活命令（非读写），选择行地址和BANK
Read/Write：读/写命令（WE高读低写），由于Active选择了行地址和BANK，于是我们还需要发送列地址才能确定一个存储体，读写命令的时候，数据会和列地址一起发送过来。
Precharge：预充电，用于关闭BANK现有行，准备打开新行
Refresh：用于刷新操作。
有两种刷新模式：自动刷新和自我刷新。（在发送 Refresh 命令时，CKE为高电平有效，则启用自动刷新模式。在发送 Refresh 命令时，CKE为低电平无效，则启用自我刷新模式。）
主要强调自动刷新： SDRAM内部有一个行地址生成器（也称刷新计数器）用来自动的依次生成要刷新的行地址。由于刷新是针对一行中的所有存储体进行，所以无需列寻址。刷新操作是让所有BANK刷新同一行，刷新过程中BANK不可用，这意味着刷新操作会使所有bank都失去作用，这个刷新过程持续9个时钟周期（PC133标准下），所有指令都必须等待，之后可进入正常工作状态。SDRAM的刷新周期是64MS（因为公认SDRAM在64毫秒之后电容数据可能失效），所以一个有8192行的SDRAM必须要在64毫秒里至少完成8192次刷新。
Mode Register Set:模式设置寄存器，每次SDRAM初始化都必须进行设置。它的设置包括：突发长度、突发访问的地址模式、列地址选通延迟、写模式单点还是突发。可以根据自己的需要在这里进行有限的优化。
Burst Stop：若传输长度小于突发长度，则需要发送 Burst Stop（停止突发）命令，结束突发传输。

STM32H743使用FMC接口驱动SDRAM。
FMC涉及到四个关键寄存器：
控制寄存器： FMC_SDCRx
时序寄存器： FMC_SDTRx
命令模式寄存器： FMC_SDCMR
刷新定时器寄存器： FMC_SDRTR（注意COUNT位，刷新速率=（ COUNT+1） *SDRAM 频率时钟）
如果FMC上的时钟是200Mhz的情况下，SDRAM吃不消这么高的频率，所以在配置的时候会设置二分频或者三分频。200Mhz的情况下，二分频就能满足要求，所以落在SDRAM上的时钟是100MHz的
∴ 刷新周期 = 64ms/8192行 = 7.81us
SDRAM频率时钟 = 1秒/（200/2）MHz = 10ns
COUNT = 7.81us/10ns = 781
但781是理想情况下刷新完所有行，但实际读写过程中，一定会存在刷新等待的情况，所以我们给出一定裕度，COUNT = COUNT - 20 = 761

二、CubeMX配置

MDK(KEIL5)的配置和串口的配置我就省略了，可以看我的SRAM配置的博客

现在默认大家都配置好了串口和MDK(keil5)
由于我这边无法上传高清图片，所以各位讲究看看吧~

在这里插入图片描述

数值来源：
1、我们用的是SDRAM1控制器
2、拉低CKE使能时钟，拉低NE使能片选信号，正常模式
3、这个SdDRAM有4个BANK
4、A0-A12，一共13根地址位
5、D0-D15，位宽16位，同时也是16根数据线
6、允许16位数据宽度读写

在这里插入图片描述
上半部分是SDRAM control的配置：

1、所以我们用SDRAM bank1（此BANK非彼BANK，是STM32的BANK1）
2、这片SDRAM是13行9列的，所以9bit 13bit
3、CAS latency（突发读写长度为4or8时CL都为3）
4、关闭写保护
5、SDRAM Common clock是SDRAM的时钟周期，是相对于主频而言的，（如果480M主频SDRAM会扛不住，所以要分频）
6、使能突发读取
7、SDRAM Common read pipe delay（CAS 延迟后延后多少个 HCLK 时钟周期读取数据）

扫描二维码关注公众号，回复： 14612983 查看本文章

2、下半部分是SDRAM timeing in memory clock cyscles配置（以下单位均为SDRAM时钟周期, SDRAM周期就按照器件手册的数值填写即可，因为HAL库的SDRAM时序配置函数会将数值-1进行寄存器赋值。）
如果我们的主频选择的是480M，那么FMC的频率可能被分到240M，但是SDRAM吃不住这么高频率，就要配置分频，如果配置了二分频，那么一个周期1/120M=8.3ns

这些数据要根据SDRAM芯片手册去填写
在这里插入图片描述
这些数据分别是手册中的
tRSC
tXSR
tRC
tRRD
tWR
tRP
tRCD
根据手册中的数值去配置就没问题！注意单位和时钟周期的计算，这个要基于你自己配置的时钟！
由于我这边无法上传高清图片，所以各位讲究看看吧~

三、程序配置

先在fmc.c上方添加三个函数：
函数一：头文件、定义、一个延时函数

#include "stdio.h"
FMC_SDRAM_CommandTypeDef command;	// 控制指令

void SDRAM_delay(__IO uint32_t nCount)
{
  __IO uint32_t index = 0; 
	
  for(index = (200000 * nCount); index != 0; index--);
}

函数二：和寄存器配置有关的函数，可以在这里更改寄存器配置

void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command)
{
  __IO uint32_t tmpmrd = 0;
  
  /* Configure a clock configuration enable command */
  Command->CommandMode 					= FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE;	// 开启SDRAM时钟 
  Command->CommandTarget 				= FMC_COMMAND_TARGET_BANK; 	// 选择要控制的区域
  Command->AutoRefreshNumber 			= 1;
  Command->ModeRegisterDefinition 	= 0;
  
  HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);	// 发送控制指令
  SDRAM_delay(5);		// 延时等待
  
  /* Configure a PALL (precharge all) command */ 
  Command->CommandMode 					= FMC_SDRAM_CMD_PALL;		// 预充电命令
  Command->CommandTarget 				= FMC_COMMAND_TARGET_BANK;	// 选择要控制的区域
  Command->AutoRefreshNumber 			= 1;
  Command->ModeRegisterDefinition 	= 0;
  
  HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);  // 发送控制指令
  
  /* Configure a Auto-Refresh command */ 
  Command->CommandMode 					= FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE;	// 使用自动刷新
  Command->CommandTarget 				= FMC_COMMAND_TARGET_BANK;          // 选择要控制的区域
  Command->AutoRefreshNumber			= 8;                                // 自动刷新次数
  Command->ModeRegisterDefinition 	= 0;
  
  HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);	// 发送控制指令
  
  /* Program the external memory mode register */
  tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2          |
                     SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL   |
                     SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3           |
                     SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD |
                     SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE;
  
  Command->CommandMode					= FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE;	// 加载模式寄存器命令
  Command->CommandTarget 				= FMC_COMMAND_TARGET_BANK;	// 选择要控制的区域
  Command->AutoRefreshNumber 			= 1;
  Command->ModeRegisterDefinition 	= tmpmrd;
  
  HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, 0x1000);	// 发送控制指令
  
  HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(hsdram, 761); 	// 设置刷新计数器 
}

void SDRAM_Device_Init(void)
{
	SDRAM_Initialization_Sequence(&hsdram1, &command);//因为用的是SDRAM1，然后前面也定义了一个FMC_SDRAM_CommandTypeDef类型的command
}

函数三：SDRAM测试程序

uint8_t SDRAM_Test(void)
{
	#if SDRAM_TEST_FUNC_1
	uint32_t i = 0;		// 计数变量
	uint16_t ReadData = 0; 	// 读取到的数据
	uint8_t  ReadData_8b;
	
	
	ii = 0;
	printf("%d\n",ii);
	for (i = 0; i < SDRAM_Size/2; i++)
	{
 		*(__IO uint16_t*) (SDRAM_BANK_ADDR + 2*i) = (uint16_t)i;		// 写入数据
	}
	printf("%d\n",ii);
	
	for(i = 0; i < SDRAM_Size/2;i++ )
	{
		ReadData = *(__IO uint16_t*)(SDRAM_BANK_ADDR + 2 * i );  // 从SDRAM读出数据	
		if( ReadData != (uint16_t)i )      //检测数据，若不相等，跳出函数,返回检测失败结果。
		{
			printf("SDRAM测试失败！！\r\n");
			return ERROR;	 // 返回失败标志
		}
	}
	
	ii = 0;
	printf("%d\n",ii);
	for (i = 0; i < SDRAM_Size; i++)
	{
 		*(__IO uint8_t*) (SDRAM_BANK_ADDR + i) =  (uint8_t)i;
	}	
	printf("%d\n",ii);
	
	for (i = 0; i < SDRAM_Size; i++)
	{
		ReadData_8b = *(__IO uint8_t*) (SDRAM_BANK_ADDR + i);
		if( ReadData_8b != (uint8_t)i )      //检测数据，若不相等，跳出函数,返回检测失败结果。
		{
			printf("8位数据宽度读写测试失败！！\r\n");
			printf("请检查NBL0和NBL1的连接\r\n");	
			return ERROR;	 // 返回失败标志
		}
	}
	#endif
	return SUCCESS;	 // 返回成功标志
	
}

然后在fmc.h中的下端添加一段代码
这些代码和模式、SDRAM大小、基地址等，不能不看！

extern FMC_SDRAM_CommandTypeDef command;	// 控制指令
	 
#define SDRAM_Size 0x02000000  //32M字节
#define SDRAM_Half_Size 0x01000000
#define SDRAM_BANK_ADDR     ((uint32_t)0xC0000000) 				// FMC SDRAM 数据基地址(已测试D开头的SDRAM2地址无法写入，所以没问题)
#define FMC_COMMAND_TARGET_BANK   FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1	//	SDRAM 的bank选择
#define SDRAM_TIMEOUT     ((uint32_t)0x1000) 						// 超时判断时间

#define SRAM_Size 			0x00020000  //128K字节
#define SRAM_Half_Size 0x00010000
#define SRAM_ADDR     ((uint32_t)0x30000000)

#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1             ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2             ((uint16_t)0x0001)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_4             ((uint16_t)0x0002)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_8             ((uint16_t)0x0004)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL      ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_INTERLEAVED     ((uint16_t)0x0008)
#define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_2              ((uint16_t)0x0020)
#define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3              ((uint16_t)0x0030)
#define SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD    ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_PROGRAMMED ((uint16_t)0x0000) 
#define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE     ((uint16_t)0x0200) 
	 
void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command);
void SDRAM_Device_Init(void);
uint8_t SDRAM_Test(void);

最后在主循环的上面引用测试代码，测一测SDRAM好不好用

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	printf("test");
	int retval;
	SDRAM_Device_Init();		// SDRAM设备初始化
	retval = SDRAM_Test();		// SDRAM设备测试
	if(retval != SUCCESS)
	{
		printf("SDRAM测试错误!\r\n");
	}
  /* USER CODE END 2 */

编译完成后下载，可以看到串口中输出了测试成功的消息

【SDRAM】STM32外扩SDRAM学习总结 + CubeMX配置教程

目录

一、SDRAM概述

二、CubeMX配置

三、程序配置

猜你喜欢