FMC总线应用控制32路高速IO扩展

FMC的块区分配
举例扩展IO驱动LED应用
FMC驱动
- 配置MPU
- 配置扩展IO
- 配置FMC并口访问时序
- 应用

仅供个人学习，来源于armfly。

为什么要做 IO 扩展，不是已经用了 240 脚的 H743XIH6 吗？因为开发板使用了 32 位 SDRAM 和RGB888 硬件接口，消耗 IO 巨大，所以必须得扩展了。扩展的 32 路高速 IO 非常实用，且使用简单，只需初始下 FMC，32 路 IO 就可以随意使用了。当前的扩展方式只支持高速输出。
FMC 总线扩展 32 路高速 IO 理解成 GPIO 的 ODR 寄存器就很简单了，其实就是一个东西。
FMC 扩展 IO 是对地址 0x60001000 的 32bit 数据空间的 0 和 1 的操作。GPIOA 的 ODR 寄存器是对地址 0x40000000 + 0x18020000 + 0x14 空间的操作。但只能操作 16 个引脚。
使用总线的优势就在这里了，相当于在 GPIOA 到 GPIOK 的基础上，又扩展出 GPIOL 和 GPIOM。

FMC的块区分配

FMC 总线可操作的地址范围 0x60000000 到 0xDFFFFFFF，具体的框图如下：
在这里插入图片描述

举例扩展IO驱动LED应用

操作LED的亮灭，就是操作FMC数据引脚D8、D9、D10和D11
在这里插入图片描述

FMC驱动

配置MPU

实际测试发现，使能 FMC_NE1 所管理的存储区的 Cache 功能后，会出现扩展 IO 的 NE 片选和 NWE信号输出 2 次的问题。经过各种 Cache 方式配置、FMC 带宽配置、操作 FMC 时的数据位宽设置，发现禁止了 Cache 功能就正常了，也就是说，设置 FMC_NE1 所管理的存储区 MPU 属性为 Device 或者Strongly Ordered 即可。

/* 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);

配置扩展IO

static void HC574_ConfigGPIO(void)
{
	/*
	安富莱 STM32-H7 开发板接线方法：4 片 74HC574 挂在 FMC 32 位总线上。1 个地址端口可以扩展出 32 个 IO
	PD0/FMC_D2
	PD1/FMC_D3
	PD4/FMC_NOE ---- 读控制信号，OE = Output Enable ， N 表示低有效
	PD5/FMC_NWE -XX- 写控制信号，AD7606 只有读，无写信号
	PD8/FMC_D13
	PD9/FMC_D14
	PD10/FMC_D15
	PD14/FMC_D0
	PD15/FMC_D1
	PE7/FMC_D4
	PE8/FMC_D5
	PE9/FMC_D6
	PE10/FMC_D7
	PE11/FMC_D8
	PE12/FMC_D9
	PE13/FMC_D10
	PE14/FMC_D11
	PE15/FMC_D12
	PG0/FMC_A10 --- 和主片选 FMC_NE2 一起译码
	PG1/FMC_A11 --- 和主片选 FMC_NE2 一起译码
	XX --- PG9/FMC_NE2 --- 主片选（OLED, 74HC574, DM9000, AD7606）
	--- PD7/FMC_NE1 --- 主片选（OLED, 74HC574, DM9000, AD7606）
	+-------------------+------------------+
	+ 32-bits Mode: D31-D16 +
	+-------------------+------------------+
	| PH8 <-> FMC_D16 | PI0 <-> FMC_D24 |
	| PH9 <-> FMC_D17 | PI1 <-> FMC_D25 |
	| PH10 <-> FMC_D18 | PI2 <-> FMC_D26 |
	| PH11 <-> FMC_D19 | PI3 <-> FMC_D27 |
	| PH12 <-> FMC_D20 | PI6 <-> FMC_D28 |
	| PH13 <-> FMC_D21 | PI7 <-> FMC_D29 |
	| PH14 <-> FMC_D22 | PI9 <-> FMC_D30 |
	| PH15 <-> FMC_D23 | PI10 <-> FMC_D31 |
	+------------------+-------------------+
	*/
	GPIO_InitTypeDef gpio_init_structure;
	/* 使能 GPIO 时钟 */
	__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
	__HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();
	/* 使能 FMC 时钟 */
	__HAL_RCC_FMC_CLK_ENABLE();
	/* 设置 GPIOD 相关的 IO 为复用推挽输出 */
	gpio_init_structure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
	gpio_init_structure.Pull = GPIO_PULLUP;
	gpio_init_structure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
	gpio_init_structure.Alternate = GPIO_AF12_FMC;
	/* 配置 GPIOD */
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_7 |
	 GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_14 |
	 GPIO_PIN_15;
	HAL_GPIO_Init(GPIOD, &gpio_init_structure);
	/* 配置 GPIOE */
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 |
	 GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 |
	 GPIO_PIN_15;
	HAL_GPIO_Init(GPIOE, &gpio_init_structure);
	/* 配置 GPIOG */
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
	HAL_GPIO_Init(GPIOG, &gpio_init_structure);
	/* 配置 GPIOH */
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12
	| GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15;
	HAL_GPIO_Init(GPIOH, &gpio_init_structure);
	/* 配置 GPIOI */
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_6
	| GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
	HAL_GPIO_Init(GPIOI, &gpio_init_structure);
}

配置FMC并口访问时序

static void HC574_ConfigFMC(void)
{
	SRAM_HandleTypeDef hsram = {0};
	FMC_NORSRAM_TimingTypeDef SRAM_Timing = {0};
		
	hsram.Instance  = FMC_NORSRAM_DEVICE;
	hsram.Extended  = FMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;

    /* FMC使用的HCLK3，主频200MHz，1个FMC时钟周期就是5ns */
	/* SRAM 总线时序配置 4-1-2-1-2-2 不稳定，5-2-2-1-2-2 稳定 */  
	SRAM_Timing.AddressSetupTime       = 5;  /* 5*5ns=25ns，地址建立时间，范围0 -15个FMC时钟周期个数 */
	SRAM_Timing.AddressHoldTime        = 2;  /* 地址保持时间，配置为模式A时，用不到此参数 范围1 -15个时钟周期个数 */
	SRAM_Timing.DataSetupTime          = 2;  /* 2*5ns=10ns，数据保持时间，范围1 -255个时钟周期个数 */
	SRAM_Timing.BusTurnAroundDuration  = 1;  /* 此配置用不到这个参数 */
	SRAM_Timing.CLKDivision            = 2;  /* 此配置用不到这个参数 */
	SRAM_Timing.DataLatency            = 2;  /* 此配置用不到这个参数 */
	SRAM_Timing.AccessMode             = FMC_ACCESS_MODE_A; /* 配置为模式A */

	hsram.Init.NSBank             = FMC_NORSRAM_BANK1;              /* 使用的BANK1，即使用的片选FMC_NE1 */
	hsram.Init.DataAddressMux     = FMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;   /* 禁止地址数据复用 */
	hsram.Init.MemoryType         = FMC_MEMORY_TYPE_SRAM;           /* 存储器类型SRAM */
	hsram.Init.MemoryDataWidth    = FMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_32;	/* 32位总线宽度 */
	hsram.Init.BurstAccessMode    = FMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;  /* 关闭突发模式 */
	hsram.Init.WaitSignalPolarity = FMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;   /* 用于设置等待信号的极性，关闭突发模式，此参数无效 */
	hsram.Init.WaitSignalActive   = FMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;      /* 关闭突发模式，此参数无效 */
	hsram.Init.WriteOperation     = FMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;     /* 用于使能或者禁止写保护 */
	hsram.Init.WaitSignal         = FMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;        /* 关闭突发模式，此参数无效 */
	hsram.Init.ExtendedMode       = FMC_EXTENDED_MODE_DISABLE;      /* 禁止扩展模式 */
	hsram.Init.AsynchronousWait   = FMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;  /* 用于异步传输期间，使能或者禁止等待信号，这里选择关闭 */
	hsram.Init.WriteBurst         = FMC_WRITE_BURST_DISABLE;        /* 禁止写突发 */
	hsram.Init.ContinuousClock    = FMC_CONTINUOUS_CLOCK_SYNC_ONLY; /* 仅同步模式才做时钟输出 */
    hsram.Init.WriteFifo          = FMC_WRITE_FIFO_ENABLE;          /* 使能写FIFO */

	/* 初始化SRAM控制器 */
	if (HAL_SRAM_Init(&hsram, &SRAM_Timing, &SRAM_Timing) != HAL_OK)
	{
		/* 初始化错误 */
		Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
	}
}

应用


#define  HC574_PORT	 *(uint32_t *)0x60001000

__IO uint32_t g_HC574;	/* 保存74HC574端口状态 */

static void HC574_ConfigGPIO(void);
static void HC574_ConfigFMC(void);

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: bsp_InitExtIO
*	功能说明: 配置扩展IO相关的GPIO. 上电只能执行一次。
*	形    参: 无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitExtIO(void)
{
	HC574_ConfigGPIO();
	HC574_ConfigFMC();
	
	/* 将开发板一些片选，LED口设置为高 */
	g_HC574 = (NRF24L01_CE | VS1053_XDCS | LED1 | LED2 | LED3 | LED4);
	HC574_PORT = g_HC574;	/* 写硬件端口，更改IO状态 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: HC574_SetPin
*	功能说明: 设置74HC574端口值
*	形    参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
*			  _value : 设定的值，0或1
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HC574_SetPin(uint32_t _pin, uint8_t _value)
{
	if (_value == 0)
	{
		g_HC574 &= (~_pin);
	}
	else
	{
		g_HC574 |= _pin;
	}
	HC574_PORT = g_HC574;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: HC574_TogglePin
*	功能说明: 饭庄74HC574端口值
*	形    参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HC574_TogglePin(uint32_t _pin)
{
	if (g_HC574 & _pin)
	{
		g_HC574 &= (~_pin);
	}
	else
	{
		g_HC574 |= _pin;
	}
	HC574_PORT = g_HC574;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: HC574_GetPin
*	功能说明: 判断指定的管脚输出是1还是0
*	形    参: _pin : 管脚号， 0-31; 只能选1个，不能多选
*	返 回 值: 0或1
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t HC574_GetPin(uint32_t _pin)
{
	if (g_HC574 & _pin)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}