【STM32H743IIT6 系列】将外部SDRAM作为内部RAM使用的超简单方法

前言

因为最近要配置 RGB LCD(LTDC) 屏幕要用到 SDRAM，虽然之前也写过一篇这个文章，不过当时太忙，写的也比较潦草，某些细节可能没有写清楚，现在会在这篇文章一一道来，后面也会有一篇 LTDC 配置的文章。
STM32CubeMX 配置

MPU（内存保护单元配置）

跟下面的图片一个个配置就好啦。

FMC 配置

FMC 基本配置

这里也是跟着下面的图片配置，不过要特别注意的是 SDRAM 的引脚有很多，要对应好板子上的引脚不要搞错！否则可能会发生某些问题，如：放在 SDRAM 里面的变量初始化不了、进入硬件故障中断等等。

FMC 时钟配置

我使用的 SDRAM 型号为 "W9825G6KH-6I"，其最高时钟频率为166MHz，所以我们这里通过锁相环给到 FMC 的时钟为240MHz 即可，分频后就是120MHz。

程序部分

分散式内存管理

想要将 SDRAM 作为内部 RAM 使用，就要将变量主动分配到这一块内存中，但是应该如何将变量精准分配呢？那么可以看一下这一篇文章，使用分散式管理内存的方式，可以更加方便的管理内存空间：
【STM32H743IIT6 系列】理清 xxRAM、xxROM、xxFlash 的核心作用，附 H7 系列五种内存详解，以及超便捷的内存区域管理方法
startup_stm32h743xx.s 启动文件修改

首先我们要知道，全局变量的定义和初始化是先于 main() 函数的，但是在 main() 函数之前，FMC 所连接的的 SDRAM又没有初始化，所以当你直接用分散式管理内存的方法使用 SDRAM 的时候，必会在没有进入 main() 函数之前就会跳到硬故障中断函数。
由于一定要使用分散式管理内存的方法，那么我们就想到可以在 startup_stm32h743xx.s 启动文件上面动手脚。（其实不将 SDRAM 作为内部 RAM 使用的话可以不用那么操作，直接配置好就可以
点击查看代码

1. Reset_Handler    PROC
2.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
3.         IMPORT  ExitRun0Mode
4.         IMPORT  SystemInit
5.         IMPORT  __main
6.                 IMPORT        SystemInit_ExtMemCtl
8.                  LDR     R0, =ExitRun0Mode
9.                  BLX     R0
10.                  LDR     R0, =SystemInit
11.                  BLX     R0
12.                                  LDR     R0, =SystemInit_ExtMemCtl
13.                  BLX     R0
14.                  LDR     R0, =__main
15.                  BX      R0
16.                  ENDP

复制代码

在你的启动文件中这个位置加上红色框框中的代码，即可，虽然现在还没有定义，但是后面就会说到了。（假如你的程序没有：ExitRun0Mode，可能因为你的软件是旧版本的）。
提前初始化 FMC SDRAM

SDRAM 写寄存器函数

SDRAM 通过内部寄存器来配置，所以我们要写入其寄存器控制其功能，这是必不可少的。
在 fmc.c 文件加上第一个程序，如下所示：
点击查看代码

1. FMC_SDRAM_CommandTypeDef command;// 控制指令
2. /******************************************************************************************************
3. *        函 数 名: SDRAM_Initialization_Sequence
4. *        入口参数: hsdram - SDRAM_HandleTypeDef定义的变量，即表示定义的sdram
5. *                                 Command        - 控制指令
6. *        返 回 值: 无
7. *        函数功能: SDRAM 参数配置
8. *        说    明: 配置SDRAM相关时序和控制方式
9. *******************************************************************************************************/
10. void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command)
11. {
12.         __IO uint32_t tmpmrd = 0;
13.    register __IO uint32_t index;
14.         /* Configure a clock configuration enable command 时钟配置使能*/
15.         Command->CommandMode                                 = FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE;        // 开启SDRAM时钟
16.         Command->CommandTarget                                 = FMC_COMMAND_TARGET_BANK;         // 选择要控制的区域
17.         Command->AutoRefreshNumber                     = 1;
18.         Command->ModeRegisterDefinition         = 0;
20.         HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);        // 发送控制指令
21.           /* Delay */
22.   for (index = 0; index<10000; index++);
24.         /* Configure a PALL (precharge all) command 对所有存储区域预充电*/
25.         Command->CommandMode                                 = FMC_SDRAM_CMD_PALL;                // 预充电命令
26.         Command->CommandTarget                                 = FMC_COMMAND_TARGET_BANK;        // 选择要控制的区域
27.         Command->AutoRefreshNumber                     = 1;
28.         Command->ModeRegisterDefinition         = 0;
30.         HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);  // 发送控制指令
32.         /* Configure a Auto-Refresh command 设置自动刷新次数*/
33.         Command->CommandMode                                 = FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE;        // 使用自动刷新
34.         Command->CommandTarget                                 = FMC_COMMAND_TARGET_BANK;          // 选择要控制的区域
35.         Command->AutoRefreshNumber                        = 8;                                // 自动刷新次数
36.         Command->ModeRegisterDefinition         = 0;
38.         HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);        // 发送控制指令
40.         /* Program the external memory mode register */
41.     //配置模式寄存器，SDRAM的bit0-bit2为指定突发访问的长度
42.     //bit3为指定突发访问的类型，bit4-bit6为CAS值，bit7和bit8为运行模式
43.     //bit9为指定的写突发模式，bit10和bit11位保留位
44.         tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2               |//设置突发长度：2（可以是1/2/4/8）
45.                                                         SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL   |//设置突发类型：连续（可以是连续/交错）
46.                                                         SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3           |//设置CAS值：3（可以是2/3）
47.                                                         SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD |//设置操作模式：0，标准模式
48.                                                         SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE;  //设置突发写模式：1，单点访问
50.         Command->CommandMode            = FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE;        // 加载模式寄存器命令
51.         Command->CommandTarget          = FMC_COMMAND_TARGET_BANK;        // 选择要控制的区域
52.         Command->AutoRefreshNumber                 = 1;
53.         Command->ModeRegisterDefinition = tmpmrd;
55.         HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, SDRAM_TIMEOUT);        // 发送控制指令
56.    
57.         //刷新频率计数器(以SDCLK频率计数),计算方法:
58.         //COUNT=SDRAM刷新周期/行数-20=SDRAM刷新周期(us)*SDCLK频率(Mhz)/行数
59.     //我们使用的SDRAM刷新周期为64ms,SDCLK=240/2=120Mhz,行数为8192(2^13).
60.         //所以,COUNT=64*1000*120/8192-20=918(20为刷新等待冗余)
61.         HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(hsdram, 918);  // 配置刷新率
62. }

复制代码

然后再对应在 fmc.h 加上对应的宏定义：（注意这里已经提前包含了后面还没加上的程序的全局声明）
点击查看代码

1. #define SDRAM_Size 32*1024*1024                                 //32M字节
2. #define SDRAM_BANK_ADDR     ((uint32_t)0xC0000000)                                 // FMC SDRAM 数据基地址
3. #define FMC_COMMAND_TARGET_BANK   FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1        // SDRAM 的bank选择
4. #define SDRAM_TIMEOUT     ((uint32_t)0x1000)                                         // 超时判断时间
6. #define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1             ((uint16_t)0x0000)
7. #define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2             ((uint16_t)0x0001)
8. #define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_4             ((uint16_t)0x0002)
9. #define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_8             ((uint16_t)0x0004)
10. #define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL      ((uint16_t)0x0000)
11. #define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_INTERLEAVED     ((uint16_t)0x0008)
12. #define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_2              ((uint16_t)0x0020)
13. #define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3              ((uint16_t)0x0030)
14. #define SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD    ((uint16_t)0x0000)
15. #define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_PROGRAMMED ((uint16_t)0x0000)
16. #define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE     ((uint16_t)0x0200)
18. extern FMC_SDRAM_CommandTypeDef command;// 控制指令
19. extern void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command);
20. extern void SystemInit_ExtMemCtl(void);
21. extern void fsmc_sdram_test(void);

复制代码

集成初始化函数

这里的初始化函数 SystemInit_ExtMemCtl() 就是添加在启动文件中、_main函数前的函数，就是用于提前初始化FMC，可以先看一下程序，后面会进行解读：
点击查看代码

1. ///******************************************************************************************************
2. //*        函 数 名: SystemInit_ExtMemCtl
3. //*        入口参数: 无
4. //*        返 回 值: 无
5. //*        函数功能: 初始化外部 SDRAM 控制器
6. //*        说    明: 此函数用于初始化 FMC 外设，配置 GPIO 引脚，并对 SDRAM 进行初始化和参数配置。
7. //*             仅在定义了 DATA_IN_ExtSDRAM 时执行相关操作。
8. //* 作用：                在进入main函数之前就对FMC进行初始化（很重要！！！！！）
9. //*******************************************************************************************************/
10. void SystemInit_ExtMemCtl(void)
11. {
12.         #if defined (DATA_IN_ExtSDRAM)
13.        
14.         //--------------------------------------------------------------------
15.         // 变量定义
16.         //--------------------------------------------------------------------
17.         FMC_SDRAM_TimingTypeDef SdramTiming = {0};
18.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
19.         __IO uint32_t tmpmrd = 0;
20.         uint32_t FMC_Initialized = 0;
21.         if (FMC_Initialized) {
22.                         return;
23.         }FMC_Initialized = 1;
24.        
25.         //--------------------------------------------------------------------
26.         // 时钟使能
27.         //--------------------------------------------------------------------
28.         __HAL_RCC_FMC_CLK_ENABLE();
29.        
30.         //--------------------------------------------------------------------
31.         // GPIO初始化
32.         //--------------------------------------------------------------------
33.         __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
34.         __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
35.         __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
36.         __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
37.         __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
38.         __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
39.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3
40.                                                   |GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12
41.                                                   |GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;
42.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
43.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
44.         GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
45.         GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
46.         HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
48.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_5;
49.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
50.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
51.         GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
52.         GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
53.         HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
55.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_4
56.                                                   |GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_15;
57.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
58.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
59.         GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
60.         GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
61.         HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
63.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10
64.                                                   |GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14
65.                                                   |GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;
66.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
67.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
68.         GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
69.         GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
70.         HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
72.         GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14
73.                                                   |GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;
74.         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
75.         GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
76.         GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
77.         GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
78.         HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
79.        
80.         //--------------------------------------------------------------------
81.         // FMC-SDRAM初始化
82.         //--------------------------------------------------------------------
83.         hsdram1.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
84.         /* hsdram1.Init */
85.         hsdram1.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1;                                                                // 选择BANK区
86.         hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9;                // 行地址宽度
87.         hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_13;             // 列地址线宽度
88.         hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;          // 数据宽度  
89.         hsdram1.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;     // bank数量
90.         hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3;                  //        CAS
91.         hsdram1.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;  // 禁止写保护
92.         hsdram1.Init.SDClockPeriod = FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2;              // 分频
93.         hsdram1.Init.ReadBurst = FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE;                   // 突发模式  
94.         hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_1;               // 读延迟
95.         /* SdramTiming */                                                   
96.         SdramTiming.LoadToActiveDelay = 2;
97.         SdramTiming.ExitSelfRefreshDelay = 8;
98.         SdramTiming.SelfRefreshTime = 6;
99.         SdramTiming.RowCycleDelay = 6;
100.         SdramTiming.WriteRecoveryTime = 4;
101.         SdramTiming.RPDelay = 2;
102.         SdramTiming.RCDDelay = 2;
103.         if (HAL_SDRAM_Init(&hsdram1, &SdramTiming) != HAL_OK)
104.         {
105.                 Error_Handler( );
106.         }
107.        
108. //        HAL_SDRAM_Init(&hsdram1, &SdramTiming);
109.        
110.         SDRAM_Initialization_Sequence(&hsdram1,&command);//配置SDRAM
111.        
112.         #endif
113. }

复制代码

最后添加

在 MX_FMC_Init() 函数最后面再添加配置函数，防止在提前初始化后配置丢失。

内存测试

测试程序

添加如下代码，然后放到 main() 函数中测试：
点击查看代码[code]//SDRAM内存测试            void fsmc_sdram_test(void){          __IO uint32_t i=0;                    __IO uint32_t temp=0;                   __IO uint32_t sval=0;//在地址0读到的数据                                                     //每隔16K字节,写入一个数据,总共写入2048个数据,刚好是32M字节        for(i=0;i