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MCU-SDRAM-W9825G6KH的存储单元

news 来源：原创 2025/5/23 6:52:38

ARM-M7的Memory架构：

在Cortex-M7中，存储器一共有4GB的地址空间，4GB的地址空间又被划分为8个区域块，每个块有512M的内存。

Note：4GB的地址空间为 0x0000 0000 - 0xFFFF FFFF，可寻址的512M的地址空间为 0x0000 0000 - 0x1FFF FFFF，可寻址的地址是指处理器可以直接访问和寻址的存储区域，如flash，SRAM，寄存器。

外部External RAM 通常映射到0x6000_0000到0x9FFF_FFFF的外部存储区域。

为何Cortex-M7外部Memory Region仅1GB，却能扩展更大SDRAM（8GB）？

通过址复用与Bank切换：复用地址线和切换存储体（Banks），1GB逻辑地址空间可管理更大的物理内存，但需软件参与地址管理。（可以理解为通过MMU实现物理地址与逻辑地址的切换）Cortex-M7的外部RAM的1GB地址空间是逻辑地址空间，SDRAM是物理地址，软件通过控制BA0/BA1和RAS/CAS信号，动态切换不同的物理存储区域。

从 FMC 的角度，外部存储器被划分为固定大小的存储区域，每个存储区域的大小为 256 MB, Cortex-M7支持4个FMC，实际连接的SDRAM芯片容量可以小于或等于 256MB，只要不超过该区域的大小。

举例W9825G6KH：

根据数据手册，SDRAM一共有4个Bank，每个Bank有4M world的内存，每个world有16bit的数据宽度，相等于数据线的数量。SDRAM的实际内存是32M（4 bank * 4M world * 2 byte）

W9825G6KH 的一个bank存储结构为：行地址：8192 个；列地址： 512 个（8192*512*16bit=8M）

在 SDRAM 内部寻址的时候，先指定 BANK 号和行地址，然后再指定列地址，就可以查找到目标地址。

硬件连接：

地址空间映射：W9825G6KH 的 32MB 映射到 FMC 的 Bank1（0xC0000000 ~ 0xC1FFFFFF），剩余地址未使用。也就是逻辑地址直接mapping物理地址，不需要软件实现复杂管理（不超过256MB）

代码实现：


#include "stm32h7xx_hal.h"
#include "main.h"

#define SDRAM_BASE_ADDR    0xC0000000
#define SDRAM_SIZE         (32 * 1024 * 1024) // 32MB

SDRAM_HandleTypeDef hsdram;

// FMC GPIO配置（根据实际硬件调整）
void FMC_GPIO_Init() {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

    // 配置数据线 D0-D15（示例引脚）
    // PD0-D1, PE7-PE15, PF0-PF1, PG0-PG1 等
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
    HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
    // ... 其他数据线、地址线、控制信号引脚配置
}

// SDRAM初始化（严格遵循时序）
void SDRAM_Init() {
    FMC_SDRAM_TimingTypeDef timing = {
        .LoadToActiveDelay    = 2,   // tMRD=2周期
        .ExitSelfRefreshDelay = 7,   // tXSR=7周期
        .SelfRefreshTime      = 4,   // tRAS=4周期
        .RowCycleDelay        = 7,   // tRC=7周期
        .WriteRecoveryTime    = 2,   // tWR=2周期
        .RPDelay              = 2,   // tRP=2周期
        .RCDDelay             = 2    // tRCD=2周期
    };

    hsdram.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
    hsdram.Init.SDBank             = FMC_SDRAM_BANK1;
    hsdram.Init.ColumnBitsNumber   = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9; // 9位列地址
    hsdram.Init.RowBitsNumber      = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_12;  // 12位行地址
    hsdram.Init.MemoryDataWidth    = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
    hsdram.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;
    hsdram.Init.CASLatency         = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3;
    hsdram.Init.SDClockPeriod      = FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2;   // 100MHz

    HAL_SDRAM_Init(&hsdram, &timing);

    // 发送初始化命令序列
    HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram, FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE, 0, 0xFFFF);
    HAL_Delay(1); // 等待100μs
    HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram, FMC_SDRAM_CMD_PALL, 0, 0xFFFF);
    HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram, FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE, 0, 0xFFFF);
    HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram, FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE, 0, 0xFFFF);

    // 配置模式寄存器（突发长度=1，顺序访问）
    FMC_SDRAM_CommandTypeDef cmd = {
        .CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE,
        .CommandTarget = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1,
        .AutoRefreshNumber = 1,
        .ModeRegisterDefinition = (3 << 9) | (0 << 0) // CAS=3，BL=1
    };
    HAL_SDRAM_SendCommand(&hsdram, &cmd, 0xFFFF);
    HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(&hsdram, 8192); // 64ms刷新
}

// 单点写入（16位数据）
void SDRAM_Write16(uint32_t addr_offset, uint16_t data) {
    volatile uint16_t *ptr = (volatile uint16_t*)(SDRAM_BASE_ADDR + addr_offset);
    *ptr = data;
}

// 单点读取（16位数据）
uint16_t SDRAM_Read16(uint32_t addr_offset) {
    volatile uint16_t *ptr = (volatile uint16_t*)(SDRAM_BASE_ADDR + addr_offset);
    return *ptr;
}

// 块写入（16位数据，长度单位为字）
void SDRAM_WriteBlock16(uint32_t addr_offset, uint16_t *data, uint32_t len) {
    volatile uint16_t *ptr = (volatile uint16_t*)(SDRAM_BASE_ADDR + addr_offset);
    for (uint32_t i = 0; i < len; i++) {
        ptr[i] = data[i];
    }
}

// 块读取（16位数据，长度单位为字）
void SDRAM_ReadBlock16(uint32_t addr_offset, uint16_t *buffer, uint32_t len) {
    volatile uint16_t *ptr = (volatile uint16_t*)(SDRAM_BASE_ADDR + addr_offset);
    for (uint32_t i = 0; i < len; i++) {
        buffer[i] = ptr[i];
    }
}