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SPI Flash基础知识点（chatgpt版本）

news 2025/10/3 9:18:02

开发 SPI Flash 的嵌入式应用时，了解基础知识和注意点非常重要。以下是一些关于 SPI Flash 的详细内容：

1. SPI Flash 基本原理

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，用于微控制器与外围设备之间的数据传输。SPI Flash 是通过 SPI 协议与主机（如 MCU 或 DSP）进行通信的闪存存储器。

SPI Flash 主要由四个信号线组成：

MISO (Master In Slave Out): 主设备输入，从设备输出。
MOSI (Master Out Slave In): 主设备输出，从设备输入。
SCK (Serial Clock): 时钟信号，由主设备生成。
CS (Chip Select): 选择信号，低电平时表示选择该设备。

2. SPI Flash 的主要操作

SPI Flash 提供了几种基本的操作：

读操作：通过发送读取指令从 Flash 中获取数据。
写操作：通过发送写入指令将数据写入 Flash。
擦除操作：擦除 Flash 存储区域，这通常需要先执行特定的命令。

常见的命令包括：

读取数据：通常是 0x03（快速读命令）或 0x0B（带地址和数据读取命令）。
写入数据：通常是 0x02（页面写入命令）。
擦除数据：通常是 0x20（扇区擦除命令）或 0xD8（块擦除命令）。
芯片擦除：通常是 0xC7，清空整个芯片。

3. 注意事项

a. SPI Flash 的时序和延时

每种 SPI Flash 都有自己的时序要求，如：

最小时钟周期：SPI Flash 对时钟频率（SCK）有一定的限制，超频可能会导致通信失败。
读写时延：写操作一般比读操作慢，尤其是擦除和写入操作需要较长的时间。因此需要考虑合适的延时或检查写入完成状态。

b. 擦除与写入周期

SPI Flash 的擦除和写入操作通常是按页（或者块）进行的，而不支持单字节直接擦除。这意味着：

在写数据之前，必须先擦除对应的存储区域。
一些 Flash 存储器在执行擦除时需要一定的时间，必须确保在擦除结束后再进行写入。

c. 页面对齐和写入限制

SPI Flash 通常有特定的页面大小（如 256 字节、512 字节等）。因此，写入操作通常必须以页面对齐的方式进行。如果写入的数据大小小于页面大小，未使用的部分可能会被填充为 0xFF。

d. 耐用性和寿命

每个 Flash 存储单元有一定的擦写次数限制（通常为 100,000 到 1,000,000 次）。因此，在设计时要避免频繁的擦写操作，可以考虑通过 wear leveling 技术来延长芯片的寿命。

e. 读写保护

SPI Flash 通常支持读写保护，可以通过设置保护位防止数据被修改。这些保护通常在芯片初始化时设置，也可以通过特定命令动态更改。

f. 芯片选择与时序管理

CS 管脚管理：确保在发送命令之前，CS 信号是有效的（通常是低电平），发送完成后 CS 信号应该回到非选中状态（高电平）。
并行接口支持：一些 SPI Flash 支持并行模式（如 Quad SPI），可以增加数据传输速率。

g. 电压与功耗

SPI Flash 一般支持 2.7V 到 3.6V 电压范围，低电压可能影响其性能或者无法正常工作。功耗管理也很重要，特别是在低功耗应用中，需要选择支持低功耗待机模式的 Flash 芯片。

h. 启动模式和应用场景

Bootloader 启动：有些嵌入式系统通过 SPI Flash 启动应用程序。此时，Bootloader 需要从 SPI Flash 中读取固件并将其加载到内存中执行。
数据存储：SPI Flash 经常用于存储配置数据、日志文件、固件等。需要根据应用选择合适的容量和性能。

4. 常见问题与解决方案

读取时出现不稳定的情况：检查时钟频率、波形和电源噪声。
写入失败或不一致：确认擦除操作已成功执行，确保写入的数据对齐到页面边界。
芯片损坏或无法识别：检查电源电压和通信时序，确保 SPI 信号线正确连接。

5. 常见的 SPI Flash 芯片

Winbond W25Q 系列：常见的 SPI Flash 芯片，具有良好的文档支持和广泛的应用。
Micron N25Q 系列：另一款高性能的 SPI Flash 芯片，适合需要高可靠性的应用。

在开发时，仔细阅读 SPI Flash 的数据手册，尤其是时序、命令集和特殊功能的部分，是确保稳定开发的关键。

如果你有具体的 SPI Flash 芯片或开发场景，可以进一步讨论，帮助更好地理解如何使用。

要开发基于 SPI Flash 的嵌入式应用，了解 SPI Flash 的工作原理、常用命令、硬件连接、时序要求、数据操作等是非常重要的。以下是一个更为详细和全面的 SPI Flash 开发指南，涵盖了从基础知识到高级使用场景的各个方面。

1. SPI Flash 基本原理

SPI Flash 是通过 SPI 协议与主机（如 MCU）进行通信的非易失性存储器。与传统的并行 Flash 存储器相比，SPI Flash 通过串行总线传输数据，具有较小的引脚数量和较低的硬件成本。

a. SPI 协议

SPI Flash 与主机之间的数据传输遵循 SPI 协议，通常有以下四个信号线：

MISO (Master In Slave Out)：主机读取数据的线，从设备输出数据。
MOSI (Master Out Slave In)：主机写入数据的线，从设备输入数据。
SCK (Serial Clock)：由主机提供时钟信号，控制数据传输速率。
CS (Chip Select)：选择信号，用来激活 SPI Flash 芯片，通常为低电平有效。

SPI Flash 可以在不同的模式下工作，包括单线模式、双线模式（Dual SPI）和四线模式（Quad SPI）。这些模式通过增加数据线（MISO 和 MOSI）来提高数据传输速率。

b. SPI Flash 内部结构

SPI Flash 通常由以下几个部分构成：

存储阵列：存储数据的核心部分，通常按页（Page）进行组织。
状态寄存器：用于指示芯片的状态，如写入保护、忙碌标志等。
指令集：SPI Flash 通过特定的指令集来实现读写操作。
擦除块：SPI Flash 通常支持按块或页进行擦除。

2. SPI Flash 操作命令

SPI Flash 的操作主要包括读、写、擦除、锁定等。以下是一些常见的命令和其对应的操作：

a. 读操作

普通读（Read Data）：最常用的读取操作，指令为 0x03，返回指定地址的数据。
快速读（Fast Read）：与普通读取类似，但使用高速模式传输数据，指令为 0x0B。
双线读（Dual Output Read）：使用两个数据线进行读取，指令为 0x3B，可以提高数据传输速率。
四线读（Quad Output Read）：使用四个数据线进行读取，指令为 0x6B，数据传输速率进一步提升。

b. 写操作

页面写（Page Program）：写入指定地址的数据，指令为 0x02。SPI Flash 通常按页写入（如 256 字节或 512 字节），无法单独写入一个字节。
快速写（Fast Program）：与页面写类似，但使用高速模式，指令为 0x32。
四线写（Quad Page Program）：使用四线模式进行快速写入，指令为 0x38。

c. 擦除操作

扇区擦除（Sector Erase）：擦除指定的扇区，指令为 0x20。每个扇区的大小通常为 4KB。
块擦除（Block Erase）：擦除指定的块，通常为 64KB 或 32KB，指令为 0xD8。
芯片擦除（Chip Erase）：擦除整个芯片，指令为 0xC7。擦除芯片通常需要较长时间。

d. 其他常用命令

读状态寄存器（Read Status Register）：读取芯片状态，如写保护标志、擦写完成标志等，指令为 0x05。
写状态寄存器（Write Status Register）：设置芯片的状态寄存器，指令为 0x01。
进入/退出深度待机（Deep Power Down）：进入低功耗模式，指令为 0xB9，退出时使用 0xAB。

3. SPI Flash 通信时序

SPI Flash 的通信时序非常重要，涉及到时钟速率、数据传输延时、指令周期等。不同的芯片时序可能有所不同，通常需要参考数据手册。

时钟频率：SPI 时钟频率（SCK）通常在几十 MHz 到几百 MHz 之间。传输速率过高可能导致数据错误。
时序控制：每个操作通常需要一定的等待时间，如写入操作完成后需要等待写入完成标志。
擦除延时：擦除操作通常需要较长的时间，特别是大块擦除时。必须通过读取状态寄存器确认擦除完成。

4. 开发中的注意事项

a. 电源和时钟

SPI Flash 的正常工作需要稳定的电源和时钟。常见问题包括：

电压不稳定或过低导致 Flash 芯片无法正常工作，通常 SPI Flash 工作在 2.7V 到 3.6V 之间。
时钟频率过高可能导致信号失真或无法正确通信。需要选择适合的时钟频率。

b. 数据对齐和页大小

SPI Flash 通常按页进行存储操作，每页大小一般为 256 字节或 512 字节。如果要写入的数据超过一个页的大小，需要分多个页面写入。确保写入数据与页边界对齐，否则可能导致写入失败。

c. 擦除操作

SPI Flash 的擦除操作是按块或页进行的。必须在写数据之前执行擦除操作，并且擦除操作无法单独擦除部分页或块。例如，4KB 页擦除命令会擦除 4KB 数据区域，而无法擦除其中的 1KB。

d. 写入保护

SPI Flash 支持写保护功能，允许用户锁定芯片或特定区域以防止数据被修改。这可以通过设置状态寄存器或使用保护命令来实现。

e. 性能优化

为了提高性能，某些 SPI Flash 支持：

Dual SPI 和 Quad SPI：通过增加数据线（MISO、MOSI）来提高传输速率。
高速读写：利用更高的时钟频率和优化的传输协议（如 Fast Read、Quad IO 等）。

f. 耐用性与寿命

SPI Flash 芯片的擦写次数有限，通常在 100,000 到 1,000,000 次之间。频繁擦写相同区域会导致芯片提前失效。为此，可以使用 wear leveling（均衡擦写）技术，避免频繁擦写相同的存储区域。

5. 常见问题与解决方案

a. 时钟频率过高导致通信不稳定

问题：SPI 时钟频率设置过高，导致数据丢失或传输错误。
解决方案：降低时钟频率，确保在芯片支持的范围内。

b. 擦除后写入失败

问题：写入数据之前未执行擦除操作，或擦除操作未完成。
解决方案：确保在每次写入前执行擦除操作，并检查擦除是否完成。

c. 芯片无法识别或读写失败

问题：电源不稳定或连接不良导致 SPI Flash 无法识别。
解决方案：检查电源电压、接地和时钟信号线的连接，确保通信稳定。

d. 写保护导致写入失败

问题：SPI Flash 启用了写保护，导致无法进行数据写入。
解决方案：检查芯片的写保护状态，并确保未启用写保护。

6. 常见的 SPI Flash 芯片

Winbond W25Q 系列：广泛使用，支持标准 SPI 和 QSPI 模式，适用于大多数嵌入式应用。
Micron N25Q 系列：高性能的 SPI Flash，适合高可靠性应用。
Macronix MX25 系列：支持多种读取模式，包括 Quad SPI 和高速读写。

总结

在嵌入式开发中，使用 SPI Flash 存储数据时，掌握其操作命令、时序要求、存储模式、耐用性限制等知识非常重要。在设计和开发时，要考虑时序控制、电源管理、擦写策略等因素，以确保系统稳定和长期运行。

要将 GD32 MCU 作为主控制器来访问 SPI Flash 并将其作为拓展内存使用，你需要完成几个关键步骤，包括硬件连接、SPI 初始化、Flash 存储的读写操作以及内存管理。以下是详细的步骤和考虑事项：

1. 硬件连接

首先，确保你的 GD32 MCU 与 SPI Flash 之间的物理连接正确。常见的 SPI Flash 芯片通常具有以下 4 根信号线：

MISO (Master In Slave Out)：数据输入（从 Flash 到 MCU）
MOSI (Master Out Slave In)：数据输出（从 MCU 到 Flash）
SCK (Serial Clock)：时钟信号，由 MCU 提供
CS (Chip Select)：芯片选择信号，由 MCU 控制

连接步骤：

MISO 接到 GD32 MCU 的 SPI 引脚（例如，SPI1_MISO）
MOSI 接到 GD32 MCU 的 SPI 引脚（例如，SPI1_MOSI）
SCK 接到 GD32 MCU 的 SPI 引脚（例如，SPI1_SCK）
CS 接到 GD32 MCU 的 GPIO 引脚（作为 SPI 片选控制）

具体的引脚连接会依据你所用的 GD32 MCU 型号 和所选的 SPI Flash 芯片 类型而有所不同，查看数据手册确认。

2. SPI 外设初始化

在 GD32 MCU 中使用 SPI 外设访问 Flash 存储，需要进行 SPI 外设的初始化。以下是使用 GD32 标准外设库进行 SPI 初始化的基本代码框架：

#include "gd32f30x.h"// SPI 引脚初始化
void spi_gpio_init(void)
{// 使能 SPI 引脚的时钟rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);rcu_periph_clock_enable(RCPU_SPI1);// 配置 SPI 引脚gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15);gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_12); // CS (片选)
}// SPI 外设初始化
void spi_init_config(void)
{spi_parameter_struct spi_init_struct;spi_init_struct.trans_mode = SPI_TRANSMODE_FULL_DUPLEX;spi_init_struct.frame_size = SPI_FRAME_SIZE_8BIT;spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_LOW_PH_1EDGE;spi_init_struct.nss = SPI_NSS_SOFT;spi_init_struct.bit_order = SPI_MSB_FIRST;spi_init_struct.prescale = SPI_PSC_16; // 选择时钟预分频spi_init(SPI1, &spi_init_struct); spi_enable(SPI1);
}

3. SPI Flash 操作命令

通过 SPI 协议与 Flash 进行通信时，必须使用 Flash 的指令集来进行读写操作。以下是常见的 Flash 操作命令：

读命令：0x03（常规读），0x0B（快速读）
写命令：0x02（页面写），0x38（四线写）
擦除命令：0x20（扇区擦除），0xD8（块擦除）

在 SPI Flash 中写入数据之前，需要先执行擦除操作，尤其是在写入之前，必须擦除目标区域。

4. SPI Flash 读写操作

我们可以写一些辅助函数来进行 SPI Flash 的读写操作。例如，写一个函数来读取 Flash 中的数据：

a. Flash 写入操作

void flash_write(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len)
{uint8_t cmd[4];uint32_t i;// 写使能cmd[0] = 0x06; // Write Enablespi_flash_send_cmd(cmd, 1);// 写命令 + 地址cmd[0] = 0x02; // Page Program Commandcmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;cmd[2] = (addr >> 8) & 0xFF;cmd[3] = addr & 0xFF;spi_flash_send_cmd(cmd, 4);// 写数据for(i = 0; i < len; i++) {spi_flash_send_data(data[i]);}// 等待写入完成flash_wait_for_write_complete();
}// 向 Flash 发送命令
void spi_flash_send_cmd(uint8_t *cmd, uint8_t len)
{uint8_t i;for(i = 0; i < len; i++) {spi_i2s_data_transmit(SPI1, cmd[i]);while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_TBE) == RESET);}
}// 向 Flash 发送数据
void spi_flash_send_data(uint8_t data)
{spi_i2s_data_transmit(SPI1, data);while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_TBE) == RESET);
}// 等待写入完成
void flash_wait_for_write_complete(void)
{uint8_t cmd = 0x05; // 读取状态寄存器命令uint8_t status;do {spi_flash_send_cmd(&cmd, 1);status = spi_flash_receive_data();} while (status & 0x01); // 检查写入完成标志
}// 从 Flash 接收数据
uint8_t spi_flash_receive_data(void)
{while (spi_i2s_flag_get(SPI1, SPI_FLAG_RBNE) == RESET);return spi_i2s_data_receive(SPI1);
}

b. Flash 读取操作

void flash_read(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len)
{uint8_t cmd[4];uint32_t i;// 读命令 + 地址cmd[0] = 0x03; // 读取数据命令cmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;cmd[2] = (addr >> 8) & 0xFF;cmd[3] = addr & 0xFF;spi_flash_send_cmd(cmd, 4);// 读取数据for(i = 0; i < len; i++) {data[i] = spi_flash_receive_data();}
}

5. 内存映射和管理

为了将 SPI Flash 用作扩展内存，可以通过以下两种方式来管理：

a. 内存映射（Memory Mapping）

你可以将 SPI Flash 的一部分区域映射到 MCU 的地址空间中，使得它可以像内部 SRAM 或外部 RAM 一样进行访问。这个方法需要通过硬件（如外部总线控制器）或软件（通过 DMA 或 SPI 中断）来管理。

b. 软件管理

你可以使用一块内存来模拟 Flash 的读取和写入。例如，使用软件管理 Flash 数据的读写过程，手动管理内存地址和数据块。

6. 注意事项

a. 擦写次数

SPI Flash 的每个页或扇区具有有限的擦写次数（通常为 10万到100万次）。为了确保系统的长期稳定性，避免频繁擦写相同区域，可以使用 wear leveling 技术，即将数据均匀地分布到整个 Flash 上。

b. 时序和频率

在初始化 SPI 时，需要确保时钟频率不超过 Flash 芯片的最大支持频率。通常，SPI 时钟频率在 20MHz 到 50MHz 之间。如果时钟过高，可能导致数据传输错误。

c. 电源管理

当 SPI Flash 用作拓展内存时，必须确保在启动或重置时，Flash 被正确初始化，且始终保持足够的电压和稳定性。

总结

通过 SPI 外设访问 Flash 存储器，可以将其用作扩展内存。你需要初始化 SPI 外设、配置时序、编写读写命令以及管理 Flash 数据。为了提高系统的可靠性和性能，可以采用一些技巧，如使用 DMA 传输、优化读写操作、避免频繁擦写相同区域等。

明白了！你提到的 拓展内存 是指将 SPI Flash 映射到 MCU 的内存地址空间，使得 MCU 可以像访问普通内存一样访问 SPI Flash。这通常是通过 外部存储器映射 的方式来实现，允许程序在运行时直接访问 SPI Flash 作为扩展的存储空间。

这个过程大体分为以下几个步骤：

1. 硬件连接与外设配置

首先，我们要确保 SPI Flash 已经与 MCU 正确连接，且 SPI 总线正常工作（和之前的步骤类似）。确保 SPI Flash 通过 SPI 接口与 GD32 MCU 相连。

2. 配置 GD32 MCU 支持内存映射

要将 SPI Flash 映射到内存地址空间，需要让 MCU 支持外部存储器映射。GD32 系列 MCU 并不直接提供对外部 SPI Flash 的内存映射支持（像一些 ARM 系列 MCU 提供的 外部总线接口（External Bus Interface, EBI））。因此，你只能通过 软件映射 或者 DMA + 中断 的方式来模拟内存映射操作。

3. 通过 DMA 和内存模拟映射

由于没有直接的外部总线接口来进行内存映射，我们可以使用 DMA 方式来实现 SPI Flash 与 MCU 内存之间的数据传输，并通过中断或轮询来管理它们。这种方法会使得从 SPI Flash 读取或写入数据的过程看起来像是在访问内存。

a. DMA 配置与使用

DMA（Direct Memory Access）允许在不占用 CPU 的情况下，将数据从 SPI Flash 自动传输到内存，或者将数据从内存传输到 SPI Flash。GD32 MCU 提供了 DMA 控制器，可以通过配置 DMA 使得 SPI 数据传输不占用 CPU。

你可以通过以下步骤配置 DMA 来传输数据。

1) 初始化 DMA

配置 DMA 来传输数据的基本步骤如下：

void dma_config(void)
{dma_parameter_struct dma_init_struct;// 使能 DMA 时钟rcu_periph_clock_enable(RCPU_DMA0);// 配置 DMA 通道dma_deinit(DMA0, DMA_CHANNEL1);// 初始化 DMA 参数dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)&SPI1->DR;   // SPI 数据寄存器地址dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_BYTE;dma_init_struct.mem_addr = (uint32_t)flash_buffer;  // 从 SPI Flash 到内存的缓冲区dma_init_struct.mem_width = DMA_MEMORY_WIDTH_BYTE;dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;dma_init_struct.number = FLASH_SIZE; // 传输的字节数（Flash的大小或一块数据的大小）dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;dma_init(DMA0, DMA_CHANNEL1, &dma_init_struct);// 使能 DMA 通道dma_channel_enable(DMA0, DMA_CHANNEL1);
}

2) 配置 SPI 读取命令和数据

你需要通过 SPI 向 Flash 发送读取命令，然后通过 DMA 将 Flash 中的数据传输到 MCU 内存。为此，你可以写一个 SPI 读取命令函数：

void flash_read(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len)
{uint8_t cmd[4];cmd[0] = 0x03; // 读取数据命令cmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;cmd[2] = (addr >> 8) & 0xFF;cmd[3] = addr & 0xFF;// 通过 SPI 发送命令spi_flash_send_cmd(cmd, 4);// 配置 DMA 从 SPI 读取数据到指定内存dma_config();
}

4. 模拟内存映射（通过函数或指针间接访问）

虽然没有直接的硬件内存映射功能，你仍然可以通过函数和指针操作来模拟内存映射的效果。例如，在启动时，你可以指定一个虚拟地址区域（如 0x20000000 开头的地址），并让程序通过 DMA 将数据加载到内存中的这个区域。在程序中，当你访问这些虚拟地址时，就好像是访问普通内存一样。

示例：

uint8_t *flash_memory = (uint8_t *)0x20000000;  // 假设映射到 0x20000000 地址处void flash_read_data(uint32_t addr, uint32_t len)
{// 读取 SPI Flash 中的数据并将其映射到内存flash_read(addr, flash_memory, len);// 然后就可以直接访问 flash_memory 来使用这些数据for (uint32_t i = 0; i < len; i++) {// 使用 flash_memory 中的数据uint8_t data = flash_memory[i];}
}

这种方法依赖于在内存中创建一个指针，该指针指向一个特定的地址区间，这个区间可以用来存储从 SPI Flash 加载的数据。

5. 内存映射的实际限制

速度：由于 SPI 是串行接口，读取速度相比直接访问内存要慢，尤其是在大数据量传输时。
DMA 使用限制：你不能直接在内存映射区执行代码或数据操作，而必须通过 DMA 从 Flash 加载数据到 MCU 内存后才能使用。
地址限制：需要确保你指定的虚拟地址不与 MCU 内部的内存区冲突。

6. 模拟内存的实现（通过替代 RAM）

你可以将一个区域的 SPI Flash 映射到某个 RAM 区域。这样，程序访问 虚拟内存 时，实际上是通过 SPI Flash 来访问外部存储。

可以在启动时将 外部存储地址 和 内部 RAM 地址 映射到一起，然后编写相应的接口来模拟内存。

7. 优化性能

如果你希望优化性能，特别是在大数据量的读取和写入时，可以使用 Quad SPI 或 高速 SPI 模式 来提高数据传输速率，确保模拟的内存映射更接近实际内存的性能。

总结

要在 GD32 MCU 上将 SPI Flash 映射为拓展内存，通常没有像 ARM 系列 MCU 那样直接提供硬件支持的外部总线接口（EBI）。因此，你只能通过 DMA 操作 和 间接访问内存 的方式来模拟内存映射。通过 DMA，可以将 Flash 数据传输到指定的内存区域，从而使得数据访问变得透明并像普通内存一样进行操作。

抱歉，之前的回答确实有误，感谢你指出来。GD32 MCU 确实有类似于 STM32 系列的 FMC（Flexible Memory Controller），而不是 FSMC。GD32 的 FMC 控制器可以用来连接外部存储器，尤其是 NOR/NAND Flash 和 SRAM 等设备。

1. FMC（Flexible Memory Controller）简介

FMC（Flexible Memory Controller）是一个灵活的外部存储器控制器，可以支持多种外部存储器设备的接入，包括 NOR Flash、NAND Flash、SRAM 等。与 STM32 系列的 FSMC 类似，GD32 的 FMC 也能将外部存储器映射到 MCU 内部的地址空间，这样 CPU 就可以像访问内存一样访问外部存储器。

GD32 FMC 的特点：

支持 NOR Flash、NAND Flash、SRAM 等外部存储器。
具有灵活的时序配置选项，适应不同的存储器设备。
通过硬件配置将外部存储器直接映射到内存地址空间。

2. 如何通过 FMC 映射 SPI Flash 到内存

假设你使用的是 GD32 系列 MCU，并且你的目标是将 SPI Flash 作为扩展内存使用，虽然 FMC 主要用于连接 并行 Flash（如 NOR Flash），但你仍然可以通过类似的思路利用 FMC 将其他存储设备（如 SPI Flash）映射到内存。这里，我们将主要聚焦于 外部存储器（如 NOR Flash）如何通过 FMC 映射到 MCU 的内存。

3. 硬件连接

你需要将 外部存储器（如 NOR Flash）连接到 GD32 的 FMC 接口。以下是一些典型的连接方式：

地址线：用于选择外部存储器的地址。
数据线：用于传输数据。
控制信号：如 Chip Select (CS)、Read/Write (R/W)、WE (Write Enable) 等。

假设你使用 NOR Flash 作为外部存储器，连接会如下：

FMC_A（地址线）连接到 NOR Flash 地址引脚。
FMC_D（数据线）连接到 NOR Flash 数据引脚。
FMC_WE 和 FMC_OE 控制读写操作。
FMC_NCE（Chip Enable）控制是否激活 NOR Flash。

4. FMC 配置

在 GD32 MCU 中配置 FMC 来映射外部存储器的基本步骤如下：

a. 使能 FMC 时钟

首先，使能 FMC 的时钟。可以通过 RCU 配置 FMC 时钟。

rcu_periph_clock_enable(RCU_FMC);

b. FMC 配置

然后，你需要配置 FMC 外设以支持你的外部存储器。以 NOR Flash 为例，配置 FMC 接口：

#include "gd32f30x_fmc.h"// 配置 FMC 控制器以支持 NOR Flash
void fmc_config(void)
{fmc_norsram_init_type fmc_norsram_init_struct;// 初始化 FMC NOR/SRAM 控制器fmc_norsram_init_struct.bank = FMC_BANK1;fmc_norsram_init_struct.flash_memory_type = FMC_FLASH_MEMORY_TYPE_NOR;fmc_norsram_init_struct.norsram_data_width = FMC_NORSRAM_DATA_WIDTH_16B;fmc_norsram_init_struct.norsram_access_mode = FMC_ACCESS_MODE_A;fmc_norsram_init_struct.norsram_burst_mode = FMC_BURST_MODE_DISABLE;fmc_norsram_init_struct.norsram_wait_signal = FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;fmc_norsram_init_struct.norsram_write_mode = FMC_WRITE_MODE_ENABLE;fmc_norsram_init_struct.norsram_read_write_mode = FMC_READ_WRITE_MODE_NORMAL;fmc_norsram_init(&fmc_norsram_init_struct);
}

c. 配置地址映射

通过配置 FMC 的映射地址，你可以将 外部存储器（如 NOR Flash）映射到 MCU 的地址空间。例如，将 NOR Flash 映射到 0x60000000 地址。

#define FMC_NOR_BASE_ADDR 0x60000000uint8_t *flash_ptr = (uint8_t *)FMC_NOR_BASE_ADDR;

此时，flash_ptr 指向的地址就是你在 FMC 上映射的外部存储器地址。

d. 直接访问外部存储器

映射完成后，你就可以直接通过指针访问外部存储器（如 NOR Flash）中的数据。例如，读取 NOR Flash 中的数据：

uint8_t data = flash_ptr[0]; // 访问外部存储器的第一个字节

这就类似于访问内部内存一样，访问的是通过 FMC 映射到内存地址的外部存储器数据。

5. 访问外部存储器的优势

通过 FMC 将外部存储器映射到内存，你可以像访问内部 RAM 一样访问外部存储器。这样你就不需要显式地进行 SPI 读写操作，而是可以通过内存指针直接操作外部存储器的内容，这大大提高了访问效率。

6. 注意事项

时序和配置：FMC 对时序要求较高，尤其是不同类型的外部存储器（如 NOR Flash 和 NAND Flash）。你需要根据外部存储器的规格来配置 FMC 的时序和控制信号。
存储器类型：FMC 主要用于并行存储器，如 NOR Flash 或 SRAM。如果你需要连接 SPI Flash，可能需要使用 SPI 接口（而不是 FMC），并通过软件模拟内存映射。
存储器容量：确保 FMC 配置的映射范围足够容纳你的外部存储器，特别是在使用大容量存储器时。