【F769IDISCOVERY评测】STM32F769I-DISCO开发包简介(四)

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wolfgang 提问时间：2016-12-8 22:21 /

十一、SDRAM扩展内存介绍

A、功能简介

主控芯片STM32F769NI（STM32官网）通过FMC接口（FMC为FSMC的升级版本）方式连接到一颗MICRON 公司的128Mbit的SDRAM上（型号：MT48LC4M32B2B5-6A），内存的规格为1Meg * 32Bit * 4Banks。

开发板载SDRAM封装为FPGA

MCU上FMC连接关系，采用32位数据与13地址线模式
该款SDRAM兼容PC100规格要求：
1）完全同步，所有信号在系统时钟上升沿时记录。
2）内部流水线操作；每一个时钟周期可以改变列地址。
3）内部组，用于隐式行访问或行预充电
4）可实现1、2、4、8或全页长度编程
5) 自动预充电，包括并行式自动预充电和自动刷新模式
6）自我刷新模式（不是用于AT设备）
7）支持在工业及商业领域以64ms（4096周期）自动刷新，支持汽车领域以16ms（4096周期）自动刷新。
8）兼容LVTTL输入和输出
9）支持电压为3.3V（±0.3V）的电源模式
10）支持CAS延迟（CL）的1，2，和3模式

MT48LC4M32B2B5-6A 地址访问范围表

内存配置：1Meg *32位*4 Bansk（4096行*256列*32位）
刷新计数器： 4K
行寻址范围：4K， A[11:0], 4*1024， 2^12, 需要12跟地址线Address[0]~Address[11]，第AD_12引脚可以闲置或连到NC引脚
列寻址范围：256，A[7:0]
行寻址范围*列寻址范围= 4K*256=1Meg
BANK寻址范围内：4Banks，BA[1:0]

4Meg*32bit 功能框图

CLK：SDRAM的驱动时钟；
CKE：时钟使能，高电位时钟使能，低电位停用；
CS：片选，低电位有效，高电位失效；
CAS，RAS，WE ：命令输入控制引脚，在片选有效时，定义输入的命令
DQM[3:0] ：输入/输出掩码：高电位（输入掩码信号）用于写入访问，低电位（输出使能信号）用于读取访问。
BA[1:0] ：Bank 地址输入
A[11:0] ：地址输入
DQ[31:0]：数据输入/输出总线；

B、SDRAM硬件电路实现简介

SDRAM连接原理图

地址12引脚连接

MCU的FMC_A12（第13地址引脚）与SDRAM的NC引脚连接，发板采用最大12线地址寻址。12行*12列*32位，得到的最大寻址空间为512Mb（128MByte），这里选用的MT48LC4M32B2B5-6A SDRAM,仅有1Meg * 32Bit * 4Banks（16MByte）的容量，MCU寻址绰绰有余。

BANK引脚连接

SDRAM芯片支持4BANK

STM32F769N芯片的FMC控制及地址引脚关联表

STM32F769N芯片的FMC数据引脚关联表

STM32F769芯片搭载的存储控制器为：FMC(FlexibleMemory Controller，可变存储控制器)，作为FSMC的升级版本。FSMC静态存储器控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储卡接口兼容。只支持静态存储，静态寻址取址。而FMC在FSMC的基础上还支持了动态存储和动态寻址取址（因为有些存储器的寻址取址方式是动态的，比如DRAM）。从库文件调用上可不进行区分，属于底层配置参数的不同变化，对于寄存器操作的编程/底层硬件电路控制设计时需要区分。

FMC存储BANK表

  这里注意：STM32F769I-DISCO对扩展内存操作的起始地址为0xC000,0000。
  既然说到FMC就延展说点题外话，可变存储控制器FMC除了支持SDRAM，还可以支持以下三种内存控制器的操作：
  1）NOR/PSRAM内存控制器
  2）NAND存储控制器
  3）同步DRAM（包括SDRAM和移动LPSDR SDRAM）控制器
FMC控制器的主要特点如下：
  1）静态内存映射设备接口多样，支持以下内容
  -支持静态随机访问存储器(SRAM)
  -支持NOR FLASH 存储器/ 单一NAND FLASN 存储控制器
  -支持4 Banks模式 PSRAM存储器
  -支持满足8K字节数据ECC硬件检查的NAND FLASH 存储器
  2）提供SDRAM内存接口（SDRAM / Mobile LPSDR SDRAM）
  3）支持8位、16位、32位宽度的数据总线
  4）可独立片选控制每个存储器的BANK。
  5）可独立配置每个存储器的BANK。
  6）FIFO模式写操作
  7）SDRAM控制器的FIFO读模式操作
  8）参数FMC_CLK/FMC_SDCLK最大访问同步频率为 HCLK/2
此外还可提到的一点是，支持LCD并行接口的控制
  FMC接口可以配置与大多数图形液晶控制器无缝连接。它支持Intel 8080和摩托罗拉6800模式，并有足够的灵活性，以适应特定的LCD接口。这种液晶显示器的并行接口能力，使其很容易的为嵌入式系统搭建成效比较高的带LCD模块图形应用解决方案。
  不过F7自身还具备性能更好的MIDI DSI接口，能降低图形应用对FMC的依赖和性能的影响。

C、功能简评
  STM32F769N芯片所携带的FMS控制器，与中低端的单片机所携带的FSMC不一样，增加了对DRAM的支持，甚至支持容量更大、功耗更低、电源电压更低的Mobile LPSDRSDRAM，充分考虑到STM32F769N在物联网上对功耗的需求。毫不避讳的说，除了不支持无线通信的基带通信外，单片机能支撑的应用中对SDRAM的扩展需求，这款F7已经初步满足，不难想象其在该领域的应用拓展潜力。

十二、Quad-SPI NOR FLash扩展存储介绍
A、功能简介

  主控芯片STM32F769NI 通过Quad-SPI接口方式连接到一颗Macronix 公司的512Mbit（64M）的Quad-SPINOR FLASH上（型号：MX25L51245GZ2I-08G）。该主板使用WSON封装。

开发板载Quad-SPI封装为WSON（8*6MM）

引脚说明：
  SCLK：串行时钟输入
  SI/SIO0：串行数据输入，或者2*I/O、4*I/O读模式串行数据输入输出。
  SO/SIO1：串行数据输出，或者2*I/O、4*I/O读模式串行数据输入输出。
  WP#/SIO2：硬件写保护，低电平有效，或者4*I/O读模式串行数据输入输出。
  Reset/SIO3：硬件重置引脚或4*I/O读模式串行数据输入输出。
  CS：片选，低电平有效

其特性
  1）兼容串行外设接口（SPI），并使用模式0和模式3
  2)支持单电源操作，在2.7至3.6V电压下读、写及编程操作
  3）536,870,912 * 1Bit，或者268,435,456 x 2 bits（双IO模式），或者134,217,728 * 4 bits（4 IO 模式）的结构。
  4）支持协议：单I/O, 双I/O，四 I/O
  5）支持-1V 至1V供电下 100mA模式的闭锁保护。
  6）支持快速读取SPI模式
支持始终频率可达166MHz的所有协议
支持快读、2 I/O读、双重读、4 I/O读、4线读取等指令
支持DTR（双传输速率)模式
支持在快速度读取模式下，可配置虚拟周期数量
  7）QPI接口可用
  8）每页4K字节，或者每块32Kbyte字节，或者每块64K字节，任意一个块可作单独的清除。
  9）为编程提供
256字节页数据缓冲
4线输入/数据页编程用于提供高编程性能
  10）典型的10万擦除/编程周期
  11）20年数据保持

MX25L51245GZ2I 存储组织结构

B、SPI NOR FLASH硬件电路实现简介

Quad SPI FLash连接原理图

Quad-SPI引脚关联表

STM32F769芯片提供一个嵌入式设备Quad-SPI存储器接口，这是一个专门针对单、双或四线SPI Flash通信的接口。
  它可以在以下方式下工作：
  1）通过寄存器的直接控制模式
  2）外部FLASH状态寄存器轮询模式
  3）内存映射模式
  支持最多256M字节的外部Flash存储映射，支持8、16、32位访问。支持代码执行。操作码和帧格式完全可编程。可以在单数据速率或双数据速率模式下通信。

C、功能简评
Quad-SPI 是目前来说最经济实惠的NOR FLASH 扩展模式。具有占用MCU 引脚少，用途灵活，读写速度快、存储量大等特点。单片机具有Quad-SPI功能，等于给单片机增加了一块外置硬盘，可用于字库、配置等文件的存放。

十三、按钮及LED指示灯介绍
A、功能简介

按钮及LED指示灯一览表

  黑色按钮B2位于主板底部右下侧，是用于STM32F769NIxx单片机芯片硬件复位用的按钮
  蓝色按钮B1位于主板底部左下侧，可作为数字输入或者唤醒按钮功能。当按钮被按下是，逻辑状态为1，否则逻辑状态为0。
  四个LED位于主板的底部，从左到右分别是LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7、LD8。后边结合原理图介绍各LD的功能用途。

B、按钮及LED指示灯硬件电路实现简介

LD1、LD2电路原理图

LD1：为红色，连接到PJ13上，作为用户自定义使用；
LD2：为绿色，连接到PJ5 上，作为用户自定义使用；

LD3电路原理图

LD3：为绿色，连接到PA12上，作为指示Arduino CN9 第6引脚（SCK）连接使用。

LD4电路原理图

LD4：为红色，OTG电流过载指示灯，当OTG供电出现电流过载时，LD4亮灯；

LD5电路原理图

LD5：为绿色，使用OTG 供电时指示灯，当高速USB 的VBUS有电压是，通过T5三极管控制LD5亮灯；

LD6电路原理图

LD6：为红色，电源指示灯，当有ST_LINK、高速USB、E5V、POE、USB其中一种供电时LD6亮灯；

LD7电路原理图

LD7：为红色，当使用ST_LINK供电时出现电流过载时LD7灯亮；

LD8电路原理图

  LD8：为红绿双色，ST_LINK上虚拟串口通讯时，绿色灯亮；红色为ST_LINK连接工作指示灯。

C、功能简评
虽然只有8个LED指示灯，但8个LED指示等功能覆盖应用指示、电流过载指示、电源指示、功能指示、通信指示等方面，为电路出现问题时方便使用者观察状态，这种设计风格十分规范，值得借鉴和学习。就这设计值得为起主板设计者点赞。

十四、本节小结
  本节首先介绍了STM32F769I-DISCO通过FMC接口扩展了外部SDRAM，为F7
的应用准备了充足内存空间，顺带还介绍了FMC接口的其他用途，不过这些都是原理的介绍，具体的内存使用方法，还是要通过CubeMX配置及相关软件代码来深入了解。
  然后介绍了通过Quad-SPI接口扩展了Flash空间，为程序代码、字库、配置等文件的存放提供了更大的存储空间。
  最后介绍了板载LD的相关电路原理图，介绍了LD指示的功能含义。

前文回顾：

STM32F769I-DISCO开发包评测系列(目录)

STM32F769I-DISCO开发包简介(一)_开发板总揽

STM32F769I-DISCO开发包简介(二)_板载部件介绍

STM32F769I-DISCO开发包简介(三)_板载部件介绍

文章接续：
STM32F769I-DISCO开发包简介(五)_板载部件介绍