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FSMC-灵活的静态存储控制器

news 2025/10/23 7:26:33

文章目录

- 1. FSMC的整体结构划分
- 2. 什么是Subbank？
- 3. 片选引脚NE[4:1]与Subbank的对应关系
- 3.1 NOR/PSRAM 地址映射
外部存储器总线宽度（8/16 位）与内部寄存器的 32 位访问
- 一、NOR/PSRAM 控制寄存器为何必须按32位访问？
- 二、FSMC 外部存储器总线宽度（8/16位）与内部寄存器的32位访问不冲突
- 三、总结：“内部32位寄存器”与“外部8/16位总线”的协同逻辑

512M * 8Block = 4G
8BLock = 2^3次方，故3bit可以代表一个block
例如：block1 = 00100000，取前三位 001 表示 block1，取第四位表示 block1中的bank1（0->bank1，1->bank2）
问：0x68000000 位于哪个块？

在这里插入图片描述

Block3 包括 bank1 和 bank2，bank1又分为 FSMC bank1 NOR/PSRAM 1、 FSMC bank1 NOR/PSRAM 2、 FSMC bank1 NOR/PSRAM 3、 FSMC bank1 NOR/PSRAM 4，用于片选外设

1. FSMC的整体结构划分

STM32F407的FSMC（灵活静态存储控制器）根据所连接的存储器类型，划分为4个独立的Bank（存储块），功能如下：

Bank 1：专门用于连接NOR闪存或PSRAM，内部包含4个Subbank；
Bank 2 和 Bank 3：用于连接NAND闪存（两者支持不同的数据宽度配置）；
Bank 4：用于连接PC卡设备（兼容ATA协议）。

2. 什么是Subbank？

在FSMC的Bank 1（NOR/PSRAM控制器）中，为了支持同时连接多个并行的NOR闪存或PSRAM设备，内部划分了4个独立的Subbank（子存储体）。
每个Subbank的核心特点：

拥有独立的地址空间（每个Subbank占用64MB地址范围）；
拥有独立的片选信号控制，可单独选中或 deselected 对应的外部设备；
可独立配置时序参数（如读写时序、数据宽度等），适应不同规格的NOR/PSRAM设备。

Bank 1中的4个Subbank具体为：

FSMC Bank1 NOR/PSRAM 1（即Subbank 1）；
FSMC Bank1 NOR/PSRAM 2（即Subbank 2）；
FSMC Bank1 NOR/PSRAM 3（即Subbank 3）；
FSMC Bank1 NOR/PSRAM 4（即Subbank 4）。

3. 片选引脚NE[4:1]与Subbank的对应关系

FSMC通过片选引脚（NE，即NAND Enable的缩写）控制外部设备的选中状态。其中，与Bank 1的4个Subbank对应的片选引脚关系为：

NE1引脚 → 对应 Subbank 1；
NE2引脚 → 对应 Subbank 2；
NE3引脚 → 对应 Subbank 3；
NE4引脚 → 对应 Subbank 4。

即NE引脚编号与Subbank编号直接一一对应，通过控制NE1~NE4的高低电平（低电平有效），可单独选中对应的Subbank，进而操作该Subbank所连接的外部NOR/PSRAM设备。
在这里插入图片描述

3.1 NOR/PSRAM 地址映射

HADDR[27:26] 位用于从下表中所示的四个存储区域之中选择其中一个存储区域。
在这里插入图片描述
HADDR[25:0] 包含外部存储器地址。由于 HADDR 为字节地址，而存储器按字寻址，所以根据存储器数据宽度不同，实际向存储器发送的地址也将有所不同，如下表所示。

如果外部存储器的宽度为 16 位， FSMC 将使用内部的 HADDR[25:1] 地址来作为对外部存储器的寻址地址FSMC_A[24:00]。
无论外部存储器的宽度为 16 位还是 8 位， FSMC_A[0] 都应连接到外部存储器地址 A[0]。

外部存储器总线宽度（8/16 位）与内部寄存器的 32 位访问

要理解“NOR/PSRAM 控制寄存器必须按32位访问”的规定，需从 STM32 内部总线架构 和 寄存器硬件设计 两个层面分析，同时区分“内部寄存器访问”与“外部存储器总线宽度”的不同逻辑：

一、NOR/PSRAM 控制寄存器为何必须按32位访问？

STM32 的 FSMC 控制寄存器属于芯片内部的外设寄存器，其访问受 ARM Cortex-M 内核的 AHB 总线架构 强制约束：

地址对齐要求：
所有 STM32 外设寄存器的地址必须是 4字节对齐（即地址的最低两位为 0，能被 4 整除）。例如，FSMC 的 NOR 控制寄存器 FSMC_BCR1 地址为 0x40011000（末两位为 00），FSMC_BCR2 为 0x40011004，以此类推。
这种对齐是硬件强制的——若用非对齐地址（如 0x40011001）访问，会触发 HardFault 异常 导致系统崩溃。
总线位宽与访问效率：
STM32 的 AHB 系统总线是 32位（4字节）宽，寄存器设计为 32位是为了匹配总线位宽，最大化传输效率。即使某些寄存器实际有效位不足32位（如仅用低16位），硬件仍要求以32位方式访问（通过 uint32_t 指针操作），编译器会自动处理数据截断（如仅保留低16位）。

二、FSMC 外部存储器总线宽度（8/16位）与内部寄存器的32位访问不冲突

“FSMC 对外部存储器的寻址总线宽度可以是8位或16位”描述的是 外部总线接口，与“内部寄存器的32位访问”属于两个独立的层级，核心差异在于：

地址空间与总线层级不同：
- 内部寄存器：位于 STM32 芯片内的 0x40000000~0x5FFFFfff 地址段（AHB/APB 外设区），由 AHB 总线直接访问，需遵循 32位对齐规则。
- 外部存储器：位于芯片外的扩展地址空间（如 NOR Flash 对应 0x60000000~0x63FFFFFF，PSRAM 对应 0x68000000~0x6BFFFFFF），由 FSMC 硬件将内部 AHB 事务转换为外部总线信号（如 8位/16位数据总线、地址线）。
位宽转换由 FSMC 硬件自动处理：
FSMC 作为“桥梁”，会将内部 32位 AHB 事务转换为外部 8位/16位存储器的访问：
- 若外部是 16位存储器（如多数 NOR Flash）：FSMC 会将内部 32位写操作拆分为两个 16位写事务；读操作则自动合并 16位数据为 32位（无用位丢弃）。
- 若外部是 8位存储器（如某些 SRAM）：FSMC 会将内部 32位操作拆分为四个 8位事务，通过 NBL[1:0]（字节选择信号）控制具体字节。