STM32 FSMC总线深入研究
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由于CPU与FPGA通信的需要，以及对8080总线的熟悉，首选采用了STM32的FSMC总线，作为片间通信接口。FSMC能达到16MHz的写入速度，理论上能写20fps的1024*768的图片哈哈。（当然实际上是不可能的，就算是DMA传输，数据源也跟不上，实际上刷模拟的图片每秒10fps，刷的很high）当然这不是本篇的要点，这里主要研究STM32的FSMC接口，将速度提升到极限。
1. FSMC协议分析
如下为ILI9325的8080接口的协议
CS（片选信号）：低电平片选有效，高电平失能（默认为高：失能）
RS（数据寄存器）：低电平写寄存器，高电平写数据（默认为高：写数据）FSMC默认为低。。。。
RD（读信号） ：低电平有效，上升沿写入数据，高电平失能（默认为高，失能）
WR（写信号） ：低电平有效，上升沿写入数据，高电平失能（默认为高，失能）
FSMC写SRAM模式如下：
(1)读操作
（2）写操作
HCLK为系统时钟72MHz
综上，分析出FSMC与8080接口协议异同点
（1）同：CS，RS，RD有效电平都一样，单个字节的写入与读取时序完全一样
（2）异：
A：8080 默认RS为高，而FSMC默认RS为低
B：8080接口协议能保持CS，RS等有效，连续写数据，而FSMC以此只能输出一个数据。
C：8080协议没有地址线，而FSMC还有地址线，这使得数据输出不连续。
2. FSMC时序研究
下图为FSMC写命令与数据的时序图，从中根据上图可以分析出FSMC可以实现16M的数据写入。FSMC的信号线翻转非常快，这使得IC或者FPGA时序设计上得非常严谨。FSMC最大实现了72MHz（66.7到100MHz之间，实际为72MHz，HCLK）的翻转速度，这要求外部器件支持那么高的速率。
寄存器配置（寄存器+数据）
连续数据写入（0xBB：写数据开始）,命令后，RS默认拉低（FSMC和标准不一样的地方）
数据建立很快
写数据，然后默认RS拉低
整体的时序可模拟为：
task task_writecmd;
input [15:0] cmd;
begin
mcu_cs = 0;
mcu_rs = 0;
mcu_data = cmd;
#20;
mcu_we = 0;
#20;
mcu_we = 1;
#15;
mcu_rs = 1;
mcu_cs = 1;
#20;
end
endtask
task task_writedata;
input [15:0] data;
begin
mcu_cs = 0;
mcu_rs = 1;
mcu_data = data;
#20;
mcu_we = 0;
#20;
mcu_we = 1;
#15;
mcu_rs = 1;
mcu_cs = 1;
#20;
end
endtask
3. FSMC接口初始化
根据手册，相关参数如下表所示。这里我发现所谓最小值还能设置为最小，但实际速度差不多。FSMC协议时间参数如下所示：
有人跟我说，手册是保守的；有人跟我说，在小就是默认值了。我不太理解。感觉速度每提升，应该在小就是默认了。不过，反正我追求速度的极限。
以下是FSMC-SRAM模式下的初始化代码，分享的同时，希望对你有用。
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ typedef struct { vu16 LCD_REG; vu16 LCD_RAM; } LCD_TypeDef; #define LCD_WriteCmd(cmd) LCD->LCD_REG = cmd #define LCD_WriteData(data) LCD->LCD_RAM = data /* LCD is connected to the FSMC_Bank1_NOR/SRAM4 and NE4 is used as ship select signal */ #define LCD_BASE ((u32)(0x60000000 | 0x0C000000)) #define LCD ((LCD_TypeDef *) LCD_BASE) void LCD_FSMCConfig(void) { FSMC_NORSRAMInitTypeDef FSMC_NORSRAMInitStructure; FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef p; /*-- FSMC Configuration ------------------------------------------------------*/ /*----------------------- SRAM Bank 4 ----------------------------------------*/ /* FSMC_Bank1_NORSRAM4 configuration */ //标准 // p.FSMC_AddressSetupTime = 1; // p.FSMC_AddressHoldTime = 2; // p.FSMC_DataSetupTime = 2; // p.FSMC_BusTurnAroundDuration = 1; // p.FSMC_CLKDivision = 1; // p.FSMC_DataLatency = 2; //超快 p.FSMC_AddressSetupTime = 0; p.FSMC_AddressHoldTime = 0; p.FSMC_DataSetupTime = 1; p.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0; p.FSMC_CLKDivision = 0; p.FSMC_DataLatency = 0; p.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A; /* Color LCD configuration ------------------------------------ LCD configured as follow: - Data/Address MUX = Disable - Memory Type = SRAM - Data Width = 16bit - Write Operation = Enable - Extended Mode = Enable - Asynchronous Wait = Disable */ FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM4; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType = FSMC_MemoryType_SRAM; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode = FSMC_BurstAccessMode_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait = FSMC_AsynchronousWait_Disable; //2.0 FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &p; FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &p; FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure); /* BANK 4 (of NOR/SRAM Bank 1~4) is enabled */ FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM4, ENABLE); }
