【STM32H7教程】第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM
- 2020 年 2 月 17 日
- 笔记
完整教程下载地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86980
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rn"); } else { printf("外部SDRAM出错，错误单元个数：%drn", 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rn"); } else { printf("外部SDRAM出错，错误单元个数：%drn", 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。
