STM32H7教程第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了STM32H7教程第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
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第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM
本章教程为大家讲解SDRAM的驱动实现,后面LCD的显存和大数量的存取都要用到。
49.1 初学者重要提示
49.2 SDRAM硬件设计
49.3 SDRAM驱动设计
49.4 SDRAM板级支持包(bsp_fmc_sdram.c)
49.5 SDRAM驱动移植和使用
49.6 实验例程设计框架
49.7 实验例程说明(MDK)
49.8 实验例程说明(IAR)
49.9 总结
49.1 初学者重要提示
- 学习本章节前,务必优先学习第47章,需要对FMC的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
- 学习SDRAM前搞清楚两个问题,一个是SDRAM的基本原理,还有一个就是那几个关键的参数,参数是STM32H7配置SDRAM的关键。这几个参数大概了解是什么意思即可,配置的时候,根据SDRAM的手册配置一下就完成了。
- 关于SDRAM的学习资料,推荐此贴:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1930。特别是《高手进阶,终极内存技术指南——完整/进阶版》,强烈推荐大家一定看下。
- STM32H7驱动32位SDRAM的写速度狂飙376MB/S,读速度189MB/S。http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91481 。
49.2 SDRAM硬件设计
SDRAM的硬件设计如下:
通过这个硬件设计我们要了解到以下几点知识:
- STM32H7采用的32位FMC接口驱动ISSI的SDRAM,型号IS42S32800G-6BLI,最高支持166MHz的时钟,容量32MB。
- 标准的SDRAM一般都是4个BANK,这个芯片也不例外,芯片的总容量:
2Mbit x 32bit x 4bank = 268,435,456bits = 256Mbit 。
每个BANK由 4096rows x 512columns x 32bits组成。
这个比较重要,配置的时候要用到,也就是12行9列。
- 片选采用的SDNE0,那么SDRAM的首地址是0xC000 000,控制32MB的空间。
- 用到引脚所代表的含义:
了解这些知识就够了,剩下就是软件配置时的参数设置。
49.3 SDRAM驱动设计
下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。
49.3.1 第1步,配置SDRAM的几个重要参数
STM32H7把这几个关键的参数做到了一个寄存器里面了,这些参数,手册上面有一些说明,但比较的笼统。
注:更多的参数介绍可以看本章初学者重要提示部分推荐的文档《高手进阶,终极内存技术指南——完整/进阶版》。
- tRCD(TRCD):
在发送列读写命令时必须要与行有效命令有一个间隔,这个间隔被定义为tRCD,即RAS to CASDelay(RAS至CAS延迟),大家也可以理解为行选通周期,这应该是根据芯片存储阵列电子元件响应时间(从一种状态到另一种状态变化的过程)所制定的延迟。tRCD是SDRAM的一个重要时序参数,广义的tRCD以时钟周期数为单位,比如tRCD=2,就代表延迟周期为两个时钟周期。具体到确切的时间,则要根据时钟频率而定,对于STM32H7驱动SDRAM,采用的200MHz,实际使用要做2分频,即100MHz,那么我们设置tRCD=2,就代表20ns的延迟。
- CL(CAS Latency):
在选定列地址后,就已经确定了具体的存储单元,剩下的事情就是数据通过数据I/O通道(DQ)输出到内存总线上了。但是在CAS发出之后,仍要经过一定的时间才能有数据输出,从CAS与读取命令发出到第一笔数据输出的这段时间,被定义为CL(CAS Latency,CAS潜伏期)。由于CL只在读取时出现,所以CL又被称为读取潜伏期(RL,Read Latency)。CL的单位与tRCD一样,为时钟周期数,具体耗时由时钟频率决定。数据写入的操作也是在tRCD之后进行,但此时没有了CL(记住,CL只出现在读取操作中)。
- tWR(TWR):
数据并不是即时地写入存储电容,因为选通三极管(就如读取时一样)与电容的充电必须要有一段时间,所以数据的真正写入需要一定的周期。为了保证数据的可靠写入,都会留出足够的写入/校正时间(tWR,WriteRecovery Time),这个操作也被称作写回(Write Back)。
- tRP(TRP):
在发出预充电命令之后,要经过一段时间才能允许发送RAS行有效命令打开新的工作行,这个间隔被称为tRP(Precharge command Period,预充电有效周期)。和tRCD、CL一样,tRP的单位也是时钟周期数,具体值视时钟频率而定。
49.3.2 第2步,FMC时钟源选择
使用FMC可以选择如下几种时钟源HCLK3,PLL1Q,PLL2R和PER_CK:
我们这里直接使用HCLK3,配置STM32H7的主频为400MHz的时候,HCLK3输出的200MHz,这个速度是FMC支持的最高时钟,正好用于这里:
FMC驱动SDRAM的话,必须对FMC的时钟做2分频或者3分频,而且仅支持这两种分频方式,也就是说,SDRAM时钟可以选择200MHz/2 = 100MHz,或者200MHz/3 = 66MHz。
49.3.3 第3步,SDRAM时序参数配置
SDRAM的时序配置主要是下面几个参数,FMC时钟是200MHz,驱动SDRAM做了2分频,也就是100MHz,一个SDRAM时钟周期就是10ns,下面参数的单位都是10ns:
SDRAM_Timing.LoadToActiveDelay = 2; SDRAM_Timing.ExitSelfRefreshDelay = 7; SDRAM_Timing.SelfRefreshTime = 4; SDRAM_Timing.RowCycleDelay = 7; SDRAM_Timing.WriteRecoveryTime = 2; SDRAM_Timing.RPDelay = 2; SDRAM_Timing.RCDDelay = 2;
下面就把这几个参数逐一为大家做个说明:
- TMRD
SDRAM_Timing.LoadToActiveDelay = 2;
TMRD定义加载模式寄存器的命令与激活命令或刷新命令之间的延迟。SDRAM手册上提供的是四种速度等级时提供的参数,V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TMRD=2就是12ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TMRD = 1时是10ns,超出了性能范围,TMRD=2时是20ns,所以这里取值2。
- TXSR
SDRAM_Timing.ExitSelfRefreshDelay = 7;
TXSR定义从发出自刷新命令到发出激活命令之间的延迟。不管那种SDRAM速度等级,此参数都是需要70ns,实际驱动SDRAM是用的100MHz,TXSR = 7时正好是70ns。
- TRAS
SDRAM_Timing.SelfRefreshTime = 4;
TRAS定义最短的自刷新周期。SDRAM手册上提供的是四种速度等级时提供的参数,V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TRAS=7就是42ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TRAS = 4时是40ns,保险起见这里可以设置TRAS=5,实际测试40ns也是稳定的。
- TRC
SDRAM_Timing.RowCycleDelay = 7;
TRC定义刷新命令和激活命令之间的延迟。SDRAM手册上提供的是四种速度等级时提供的参数,V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TRC=10就是60ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TRAS = 7时是70ns,设置TRC=6也是可以的,不过保险起见,设置TRAS=7。
- TWR
SDRAM_Timing.WriteRecoveryTime = 2;
TWR定义在写命令和预充电命令之间的延迟。SDRAM手册上提供的是四种速度等级时提供的参数(TWR等效于TDPL),V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TWR/TDPL=2就是12ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TWR/TDPL = 1时是10ns,超出了性能访问。设置TWR/TDPL =2时是20ns,所以这里取值2。
- TRP
SDRAM_Timing.RPDelay = 2;
TRP定义预充电命令与其它命令之间的延迟。SDRAM手册上提供四种速度等级的参数,V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TRP =3就是18ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TRP = 2时是20ns,满足要求。
- TRCD
SDRAM_Timing.RCDDelay = 2;
TRCD定义激活命令与读/写命令之间的延迟。SDRAM手册上提供四种速度等级的参数,V7开发板用的SDRAM支持166MHz,TRCD =3就是18ns,而我们实际驱动SDRAM是用的100MHz,TRCD = 2时是20ns,满足要求。
49.3.4 第4步,SDRAM基本参数配置
SDRAM的基本参数配置如下:
1. hsdram.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1; 2. hsdram.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9; 3. hsdram.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_12; 4. hsdram.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_32; 5. hsdram.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4; 6. hsdram.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3; 7. hsdram.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE; 8. hsdram.Init.SDClockPeriod = SDCLOCK_PERIOD; 9. hsdram.Init.ReadBurst = FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE; 10. hsdram.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_0;
- 第1行:硬件设计上用的BANK1。
- 第2-3行:ISSI的SDRAM,型号IS42S32800G-6BLI,12行9列。
- 第4行:SDRAM的带宽是32位。
- 第5行:SDRAM有4个BANK。
- 第6行:CAS Latency可以设置Latency1,Latency2和Latency3,实际测试Latency3稳定。
- 第7行:关闭写保护。
- 第8行:设置FMC做2分频输出给SDRAM,即200MHz做2分频,SDRAM的时钟是100MHz。
这里的SDCLOCK_PERIOD是个宏定义:
#define SDCLOCK_PERIOD FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2
- 第9行:使能读突发。
- 第10行:此位定义CAS延时后延后多少个SDRAM时钟周期读取数据,实际测此位可以设置无需延迟。
49.3.5 第5步,SDRAM初始化
SDRAM的初始化如下:
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: SDRAM初始化序列 4. * 功能说明: 完成SDRAM序列初始化 5. * 形 参: hsdram: SDRAM句柄 6. * Command: 命令结构体指针 7. * 返 回 值: None 8. ****************************************************************************************************** 9. */ 10. static void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, 11. FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command) 12. { 13. __IO uint32_t tmpmrd =0; 14. 15. /*##-1- 时钟使能命令 ##################################################*/ 16. Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE; 17. Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;; 18. Command->AutoRefreshNumber = 1; 19. Command->ModeRegisterDefinition = 0; 20. 21. /* 发送命令 */ 22. HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT); 23. 24. /*##-2- 插入延迟,至少100us ##################################################*/ 25. HAL_Delay(1); 26. 27. /*##-3- 整个SDRAM预充电命令,PALL(precharge all) #############################*/ 28. Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_PALL; 29. Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1; 30. Command->AutoRefreshNumber = 1; 31. Command->ModeRegisterDefinition = 0; 32. 33. /* 发送命令 */ 34. HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT); 35. 36. /*##-4- 自动刷新命令 #######################################################*/ 37. Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE; 38. Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1; 39. Command->AutoRefreshNumber = 8; 40. Command->ModeRegisterDefinition = 0; 41. 42. /* 发送命令 */ 43. HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT); 44. 45. /*##-5- 配置SDRAM模式寄存器 ###############################################*/ 46. tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1 | 47. SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL | 48. SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3 | 49. SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD | 50. SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE; 51. 52. Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE; 53. Command->CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1; 54. Command->AutoRefreshNumber = 1; 55. Command->ModeRegisterDefinition = tmpmrd; 56. 57. /* 发送命令 */ 58. HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT); 59. 60. /*##-6- 设置自刷新率 ####################################################*/ 61. /* 62. SDRAM refresh period / Number of rows)*SDRAM时钟速度 – 20 63. = 64ms / 4096 *100MHz - 20 64. = 1542.5 取值1543 65. */ 66. HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(hsdram, REFRESH_COUNT); 67. }
这里把几个关键的地方阐释下:
- 第16 - 22行,发送时钟使能命令。
- 第25行,插入延迟,这个延迟是必不可少的,如果要自己移植的话,这个地方要特别注意。
- 第28 – 34行,发送整个SDRAM预充电命令。
- 第37 - 43行,发送自刷新命令。
- 第46 – 58行,配置SDRAM模式寄存器。
- 第66行,配置SDRAM的刷新率,关于刷新频率的数值是这么得到的。目前公认的标准是SDRAM中电容保存数据的上限是64ms,也就是说每一行刷新的循环周期是64ms。这样刷新速度就是:64ms /行数量。我们在看内存规格时,经常会看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 RefreshCycles/64ms的标识,这里的4096与8192就代表这个芯片中每个L-Bank的行数。刷新命令一次对一行有效,发送间隔也是随总行数而变化,4096行时为15.625μs,8192行时就为7.8125μs。
V7开发板使用的型号IS42S32800G-6BLI,自刷新规格是4K / 64ms,即4096/64ms。刷新一行需要15.625μs。
刷新计数 = (SDRAM refresh period / Number of rows)*SDRAM时钟速度 – 20
= (64ms / 4096)* 100MHz – 20
= 1562.5 – 20
= 1542.5 ,取值1543
实际上这个数值稍差点,在使用SDRAM时,基本都没有影响的。
注:截图里面的Com表示Commercial 商业级,而Ind表示Industrial工业级。V7用的是工业级的。
49.3.6 第6步,SDRAM使用
进行到这一步,已经可以像使用内部SRAM一样使用SDRAM了。除了本章节配套例子采用指针方式操作SDRAM,前面第26章的超方便使用方式和第27章的动态内存分配也非常推荐。
49.4 SDRAM板级支持包(bsp_fmc_sdram.c)
SDRAM驱动文件bsp_fmc_sdram.c提供了如下三个函数:
- bsp_InitExtSDRAM
- bsp_TestExtSDRAM1
- bsp_TestExtSDRAM2
49.4.1 函数bsp_InitExtSDRAM
函数原型:
void bsp_InitExtSDRAM(void)
函数描述:
此函数用于初始化SDRAM,用到的GPIO、时钟和FMC的SDRAM控制器都已经进行了初始化,调用了此函数就可以像使用内部SRAM一样使用SDRAM了。
注意事项:
- 关于此函数的讲解在本章第3小节。
使用举例:
作为初始化函数,直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。
49.4.2 函数bsp_TestExtSDRAM1
函数原型:
uint32_t bsp_TestExtSDRAM1(void)
函数描述:
此函数用于扫描测试外部SDRAM的全部单元,如果有错误会返回错误单元个数。
函数参数:
- 返回值,返回0表示整个SDRAM测试通过,返回值大于0表示错误的单元个数。
使用举例:
直接调用即可。
49.4.3 函数bsp_TestExtSDRAM2
函数原型:
uint32_t bsp_TestExtSDRAM2(void)
函数描述:
此函数用于扫描测试外部SDRAM,不扫描前面4M字节的显存,如果有错误会返回错误单元个数。
函数参数:
- 返回值,返回0表示整个SDRAM测试通过,返回值大于0表示错误的单元个数。
使用举例:
直接调用即可。
49.5 SDRAM驱动移植和使用
SDRAM的驱动移植比较方便:
- 第1步:复制bsp_fmc_sdram.c和bsp_fmc_sram.h到自己的工程目录,并添加到工程里面。
- 第2步:这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和FMC驱动文件,简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第3步,应用方法看本章节配套例子即可,另外就是根据自己所使用SDRAM的时序参数修改配置。
49.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架,让大家先对配套例程有一个全面的认识,然后再理解细节,本次实验例程的设计框架如下:
第1阶段,上电启动阶段:
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段,进入main函数:
- 第1步,硬件初始化,主要是MPU,Cache,HAL库,系统时钟,滴答定时器,LED和串口。
- 第2步,SDRAM的读写性能测试。
49.7 实验例程说明(MDK)
配套例子:
V7-028-外设32位带宽SDRAM性能测试
实验目的:
- 学习外部32位带宽SDRAM性能测试。
实验内容:
1、SDRAM型号IS42S32800G-6BLI, 32位带宽, 容量32MB, 6ns速度(166MHz)。
2、开启Cache
(1)使用MDK和IAR的各种优化等级测试,优化对其影响很小。
(2)写速度376MB/S,读速度182MB/S
3、关闭Cache
(1)使用MDK和IAR的各种优化等级测试,优化对其影响很小。
(2)写速度307MB/S,读速度116MB/S
4、IAR开启最高等级优化,读速度是189MB/S,比MDK的182MB/S高点。
5、对于MDK,本实验开启了最高等级优化和时间优化。
6、对IAR,本实验开启了最高等级速度优化。
实验操作:
- K1键按下,测试32MB写速度;
- K2键按下,测试32MB读速度;
- K3键按下,读取1024字节并打印;
- 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常。
上电后串口打印的信息:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1
程序设计:
系统栈大小分配:
RAM空间用的DTCM:
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder: - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。 - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
MPU配置和Cache配置:
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区和SDRAM。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SDRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_32MB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能:
主程序实现如下操作:
- K1键按下,测试32MB写速度;
- K2键按下,测试32MB读速度;
- K3键按下,读取1024字节并打印;
- 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ DemoFmcSRAM(); /* 外部SDRAM读写测试 */ } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DemoFmcSRAM * 功能说明: SDRAM读写性能测试 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DemoFmcSRAM(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ uint32_t err; PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,测试32MB写速度 */ WriteSpeedTest(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,测试32MB读速度*/ ReadSpeedTest(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,读取1024字节并打印 */ ReadWriteTest(); break; case JOY_DOWN_OK: /* 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常*/ err = bsp_TestExtSDRAM1(); if (err == 0) { printf("外部SDRAM测试通过 "); } else { printf("外部SDRAM出错,错误单元个数:%d ", err); } break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
49.8 实验例程说明(IAR)
配套例子:
V7-028-外设32位带宽SDRAM性能测试
实验目的:
- 学习外部32位带宽SDRAM性能测试。
实验内容:
1、SDRAM型号IS42S32800G-6BLI, 32位带宽, 容量32MB, 6ns速度(166MHz)。
2、开启Cache
(1)使用MDK和IAR的各种优化等级测试,优化对其影响很小。
(2)写速度376MB/S,读速度182MB/S
3、关闭Cache
(1)使用MDK和IAR的各种优化等级测试,优化对其影响很小。
(2)写速度307MB/S,读速度116MB/S
4、IAR开启最高等级优化,读速度是189MB/S,比MDK的182MB/S高点。
5、对于MDK,本实验开启了最高等级优化和时间优化。
6、对IAR,本实验开启了最高等级速度优化。
实验操作:
- K1键按下,测试32MB写速度;
- K2键按下,测试32MB读速度;
- K3键按下,读取1024字节并打印;
- 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常。
上电后串口打印的信息:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1
程序设计:
系统栈大小分配:
RAM空间用的DTCM:
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder: - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。 - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
MPU配置和Cache配置:
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区和SDRAM。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SDRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_32MB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能:
主程序实现如下操作:
- K1键按下,测试32MB写速度;
- K2键按下,测试32MB读速度;
- K3键按下,读取1024字节并打印;
- 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ DemoFmcSRAM(); /* 外部SDRAM读写测试 */ } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DemoFmcSRAM * 功能说明: SDRAM读写性能测试 * 形 参:无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void DemoFmcSRAM(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ uint32_t err; PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现,我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下,测试32MB写速度 */ WriteSpeedTest(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,测试32MB读速度*/ ReadSpeedTest(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,读取1024字节并打印 */ ReadWriteTest(); break; case JOY_DOWN_OK: /* 摇杆OK键按下,测试SDRAM所有单元是否有异常*/ err = bsp_TestExtSDRAM1(); if (err == 0) { printf("外部SDRAM测试通过 "); } else { printf("外部SDRAM出错,错误单元个数:%d ", err); } break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
49.9 总结
本章节就为大家讲解这么多,不同厂家的SDRAM驱动基本都是一样的,仅仅是时序参数有些区别,配置时根据SDRAM手册上的参数设置即可。
以上是关于STM32H7教程第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
STM32H7教程第14章 STM32H7的电源,复位和时钟系统
STM32H7教程第39章 STM32H7的DMAMUX基础知识(重要)
STM32H7的DSP教程第32章 STM32H7的实数FFT的逆变换(支持单精度和双精度)
STM32H7的DSP教程第33章 STM32H7不限制点数FFT实现