扩展外部SRAM
一、SRAM控制原理
STM32控制器芯片内部有一定大小的SRAM及FLASH作为内存和程序存储空间，但当程序较大，内存和程序空间不足时，就需要在STM32芯片的外部扩展存储器了。SRAM中的数据断电即失（属于易失性存储器），因此只适用于存储经常改变的变量。扩展内存时一般使用SRAM和SDRAM存储器，但STM32F407系列的芯片不支持扩展SDRAM（STM32F429系列支持），它仅支持使用FSMC外设扩展SRAM。给STM32芯片扩展内存与给PC扩展内存的原理是一样的，只是PC上一般以内存条的形式扩展， 内存条实质是由多个内存颗粒（即SRAM芯片）组成的通用标准模块，而STM32直接与SRAM芯片连接。
在STM32中，数组等变量的使用会在SRAM中进行，而程序编译后，整个程序中的代码、指令不会再进行修改了，存储再FLASH中。如果使用的变量较多时，就需要使用扩展外部SRAM（相当于电脑加扩展内存条）。
STM32扩展外部SRAM管脚
SRAM芯片内部功能框架，其中A0-A18即指上图中的A0-A18引脚
UB、LB两根线代表的是读取数据的高八位/低八位
CS线是片选信号线
WE/OE是读使能/写使能信号线
信号A0-A18信号线到地址译码器，得到应该访问哪个相应的单元格（读或写都可）
都与上图引脚对应
下图为SRAM信号线控制的引脚说明
储存矩阵
SRAM内部包含的存储阵列，按行地址与列地址储存，可以把它理解成一张表格，数据就填在这张表格上。和表格查找一样，指定一个行地址和列地址，就可以精确地找到目标单元格， 这是SRAM芯片寻址的基本原理。这样的每个单元格被称为存储单元，而这样的表则被称为存储矩阵。
地址译码器把N根地址线转换为2的N次方根信号线，每根信号线对应一行或一列存储单元，每个存储单元都有其独立行列地址，通过此来寻址。
访问时， 使用UB或LB线控制数据宽度，例如，当要访问宽度为16位的数据时，使用行地址线指出地址，然后把UB和LB线都设置为低电平（使能）， 那么I/O0-I/O15线都有效，它们一起输出该地址的16位数据(或者接收16位数据到该地址)；当要访问宽度为8位的数据时，使用行地址线指出地址， 然后把UB或LB其中一个设置为低电平，I/O会对应输出该地址的高8位和低8位数据，因此它们被称为数据掩码信号。（推测）
二、SRAM的读写流程
(1) 主机使用地址信号线发出要访问的存储器目标地址；
(2) 控制片选信号CS1#及CS2#使能存储器芯片；
(3) 若是要进行读操作，则控制读使能信号OE#表示要读数据，若进行写操作则控制写使能信号WE#表示要写数据；
(4) 使用掩码信号LB#与UB#指示要访问目标地址的高、低字节部分；
(5) 若是读取过程，存储器会通过数据线向主机输出目标数据，若是写入过程，主要使用数据线向存储器传输目标数据。
在读写时序中，有几个比较重要的时间参数，在使用STM32 控制的时候需要参考。
tRC：读操作周期 最短时间：55ns
tAA：地址访问时间 最短时间：0ns
tWC：写操作周期 最短时间：55ns
rSA：地址建立时间 最短时间：0ns
tSD：数据建立至写结束的时间 最短时间：25ns
tHD：数据写结束后的保持时间 最短时间：0ns
三、FSMC简介
STM32F407系列芯片使用FSMC外设来管理扩展的存储器， FSMC即Flexible Static Memory Controlle。 它可以用于驱动包括SRAM、NOR FLASH以及NAND FLSAH类型的存储器，（FSMC是静态的）不能驱动如SDRAM这种动态的存储器。而在STM32F429系列的控制器中， 它具有FMC（Flexible Memory Controlle）外设，支持控制SDRAM存储器。
1.FSMC框图
FSCM不是挂载在APBx总线上，而是挂载在AHB高速总线上（具体为AHB3），原因是FSMC要求较快的驱动速度，直接当内存访问，相应应该使用AHB时钟。地址线FSMC_A和数据线FSMC_D是所有控制器都共用的。
通讯引脚：
其中比较特殊的FSMC_NE是用于控制SRAM芯片的片选控制信号线，STM32具有FSMC_NE1/2/3/4号引脚，不同的引脚对应STM32内部不同的地址区域。 例如，当STM32访问0x6C000000-0x6FFFFFFF地址空间时，FSMC_NE3引脚会自动设置为低电平，由于它连接到SRAM的CE#引脚， 所以SRAM的片选被使能，而访问0x60000000-0x63FFFFFF地址时，FSMC_NE1会输出低电平。当使用不同的FSMC_NE引脚连接外部存储器时， STM32访问SRAM的地址不一样，从而达到控制多块SRAM芯片的目的。也就是说，连接到哪个相应的地址与之相对的引脚就会被设置为低电平。
存储器控制器
上面不同类型的引脚是连接到FSMC内部对应的存储控制器中的。NOR/PSRAM/SRAM设备使用相同的控制器，NAND/PC卡设备使用相同的控制器，不同的控制器有专用的寄存器用于配置其工作模式。
控制SRAM的有FSMC_BCR1/2/3/4控制寄存器、FSMC_BTR1/2/3/4片选时序寄存器以及FSMC_BWTR1/2/3/4写时序寄存器。每种寄存器都有4个，分别对应于4个不同的存储区域，各种寄存器介绍如下：
FSMC_BCR控制寄存器可配置要控制的存储器类型、数据线宽度以及信号有效极性能参数。
模式A-SRAM的FSMC_BCR
模式B-NOR FLASH的FSMC_BCR
FMC_BTR时序寄存器用于配置SRAM访问时的各种时间延迟，如数据保持时间、地址保持时间等。
模式A-SRAM的FSMC_BTR
模式B-NOR FLASH的FSMC_BTR
FSMC_BWTR写时序寄存器与FMC_BTR寄存器控制的参数类似，它专门用于控制写时序的时间参数。
时钟控制逻辑
FSMC外设挂载在AHB总线上，时钟信号来自于HCLK(默认168MHz)，控制器的同步时钟输出就是由它分频得到。例如，NOR控制器的FSMC_CLK引脚输出的时钟，它可用于与同步类型的SRAM芯片进行同步通讯，它的时钟频率可通过FSMC_BTR寄存器的CLKDIV位配置，可以配置为HCLK的1/2或 1/3，也就是说，若它与同步类型的SRAM通讯时，同步时钟最高频率为84MHz。本示例中的SRAM为异步类型的存储器，不使用同步时钟信号，所以时钟分频配置不起作用。SRAM是异步的，NOR FLASH有些是同步的需要用到时钟同步逻辑。
地址映射
FSMC连接好外部的存储器并初始化后，就可以直接通过访问地址来读写数据，这种地址访问与I2C EEPROM、SPI FLASH的不一样， 后两种方式都需要控制I2C或SPI总线给存储器发送地址，然后获取数据；在程序里，这个地址和数据都需要分开使用不同的变量存储， 并且访问时还需要使用代码控制发送读写命令。而使用FSMC外接存储器时，其存储单元是映射到STM32的内部寻址空间的；在程序里， 定义一个指向这些地址的指针，然后就可以通过指针直接修改该存储单元的内容，FSMC外设会自动完成数据访问过程， 读写命令之类的操作不需要程序控制。（代码段自动储存）
通过指针直接访问后面的地址
注：SRAM和NOR FLASH只能用Bank1就算STM32扩展到最大1G，也只能访问Bank1.Bank区域自动分配过。
SRAM时序结构体
控制FSMC使用SRAM存储器时主要是配置时序寄存器以及控制寄存器，利用ST标准库的SRAM时序结构体以及初始化结构体可以很方便地写入参数。
typedef struct
{
uint32_t FSMC_AddressSetupTime; /*地址建立时间，0-0xF个HCLK周期*/
uint32_t FSMC_AddressHoldTime; /*地址保持时间，0-0xF个HCLK周期*/
uint32_t FSMC_DataSetupTime; /*地址建立时间，0-0xF个HCLK周期*/
uint32_t FSMC_BusTurnAroundDuration;/*总线转换周期,0-0xF个HCLK周期，
在NOR FLASH */
uint32_t FSMC_CLKDivision; /*时钟分频因子,1-0xF，若控制异步
存储器，本参数无效 */
uint32_t FSMC_DataLatency; /*数据延迟时间，若控制异步存储器，
本参数无效 */
uint32_t FSMC_AccessMode;
/*设置访问模式 */
}FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef;
FSMC的SRAM初始化结构体
typedef struct
{
uint32_t FSMC_Bank; /*设置要控制的Bank区域 */
uint32_t FSMC_DataAddressMux; /*设置地址总线与数据总线是否复用 */
uint32_t FSMC_MemoryType; /*设置存储器的类型 */
uint32_t FSMC_MemoryDataWidth; /*设置存储器的数据宽度*/
uint32_t FSMC_BurstAccessMode; /*设置是否支持突发访问模式，只支持同步类型的存储器 */
uint32_t FSMC_AsynchronousWait; /*设置是否使能在同步传输时的等待信号，*/
uint32_t FSMC_WaitSignalPolarity; /*设置等待信号的极性*/
uint32_t FSMC_WrapMode; /*设置是否支持对齐的突发模式 */
uint32_t FSMC_WaitSignalActive; /*配置等待信号在等待前有效还是等待期间有效 */
uint32_t FSMC_WriteOperation; /*设置是否写使能 */
uint32_t FSMC_WaitSignal; /*设置是否使能等待状态插入 */
uint32_t FSMC_ExtendedMode; /*设置是否使能扩展模式 */
uint32_t FSMC_WriteBurst; /*设置是否使能写突发操作*/
/*当不使用扩展模式时，本参数用于配置读写时序，否则用于配置读时序*/
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef* FSMC_ReadWriteTimingStruct;
/*当使用扩展模式时，本参数用于配置写时序*/
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef* FSMC_WriteTimingStruct;
}FSMC_NORSRAMInitTypeDef;
举例定义宏
#define FSMC_GPIO_AF GPIO_AF_FSMC
/*A地址信号线*/
#define FSMC_A0_GPIO_PORT GPIOF
#define FSMC_A0_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOF
#define FSMC_A0_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
#define FSMC_A0_GPIO_PinSource GPIO_PinSource0
/*……省略A1-A18地址线*/
/*D 数据信号线*/
#define FSMC_D0_GPIO_PORT GPIOD
#define FSMC_D0_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD
#define FSMC_D0_GPIO_PIN GPIO_Pin_14
#define FSMC_D0_GPIO_PinSource GPIO_PinSource14
/*……省略D1-D15地址线*/
/*控制信号线*/
/*CS片选*/
/*NE4 ,对应的基地址0x6C000000*/
#define FSMC_CS_GPIO_PORT GPIOG
#define FSMC_CS_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOG
#define FSMC_CS_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
#define FSMC_CS_GPIO_PinSource GPIO_PinSource12
/*WE写使能*/
#define FSMC_WE_GPIO_PORT GPIOD
#define FSMC_WE_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD
#define FSMC_WE_GPIO_PIN GPIO_Pin_5
#define FSMC_WE_GPIO_PinSource GPIO_PinSource5
/*OE读使能*/
#define FSMC_OE_GPIO_PORT GPIOD
#define FSMC_OE_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD
#define FSMC_OE_GPIO_PIN GPIO_Pin_4
#define FSMC_OE_GPIO_PinSource GPIO_PinSource4
/*UB数据掩码*/
#define FSMC_UDQM_GPIO_PORT GPIOE
#define FSMC_UDQM_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOE
#define FSMC_UDQM_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
#define FSMC_UDQM_GPIO_PinSource GPIO_PinSource1
/*LB数据掩码*/
#define FSMC_LDQM_GPIO_PORT GPIOE
#define FSMC_LDQM_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOE
#define FSMC_LDQM_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
#define FSMC_LDQM_GPIO_PinSource GPIO_PinSource0
初始化FSMC的 GPIO
利用上面的宏，编写FSMC的GPIO引脚初始化函数
static void SRAM_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 使能SRAM相关的GPIO时钟 */
RCC_AHB1PeriphClockCmd(FSMC_A0_GPIO_CLK |FSMC_D0_GPIO_CLK |
/*控制信号线*/
FSMC_CS_GPIO_CLK | FSMC_WE_GPIO_CLK | FSMC_OE_GPIO_CLK |
FSMC_UDQM_GPIO_CLK|FSMC_LDQM_GPIO_CLK, ENABLE);
/* 通用 GPIO 配置 */
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
/*A地址信号线 引脚配置*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FSMC_A0_GPIO_PIN;
GPIO_Init(FSMC_A0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(FSMC_A0_GPIO_PORT,FSMC_A0_GPIO_PinSource,FSMC_GPIO_AF);
/*DQ数据信号线 引脚配置*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FSMC_D0_GPIO_PIN;
GPIO_Init(FSMC_D0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(FSMC_D0_GPIO_PORT,FSMC_D0_GPIO_PinSource,FSMC_GPIO_AF);
/*控制信号线*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FSMC_CS_GPIO_PIN;
GPIO_Init(FSMC_CS_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(FSMC_CS_GPIO_PORT,FSMC_CS_GPIO_PinSource,FSMC_GPIO_AF);
}
使用指针的方式访问SRAM
/*SRAM起始地址 存储空间4的起始地址*/
#define Bank1_SRAM4_ADDR ((uint32_t)0x6C000000)
/*SRAM大小，1M字节*/
#define IS62WV51216_SIZE 0x100000
uint32_t temp;
/*向SRAM写入8位数据*/
*( uint8_t*) (Bank1_SRAM4_ADDR ) = (uint8_t)0xAA;
/*从SRAM读取数据*/
temp = *( uint8_t*) (Bank1_SRAM4_ADDR );
/*写/读 16位数据*/
*( uint16_t*) (Bank1_ SRAM4_ADDR +10 ) = (uint16_t)0xBBBB;
temp = *( uint16_t*) (Bank1_SRAM4_ADDR+10 );
/*写/读 32位数据*/
*( uint32_t*) (Bank1_SRAM4_ADDR +20 ) = (uint32_t)0xCCCCCCCC;
temp = *( uint32_t*) (Bank1_SRAM4_ADDR+20 );
配置FSMC的模式
void FSMC_SRAM_Init(void)
{
FSMC_NORSRAMInitTypeDef FSMC_NORSRAMInitStructure;
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef readWriteTiming;
/*初始化SRAM相关的GPIO*/
SRAM_GPIO_Config();
/*使能FSMC外设时钟*/
RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FSMC,ENABLE);
/*********************时序**************************/
//地址建立时间（ADDSET）为1个HCLK
readWriteTiming.FSMC_AddressSetupTime = 0x00;
//地址保持时间（ADDHLD）模式A未用到
readWriteTiming.FSMC_AddressHoldTime = 0x00;
//数据保持时间（DATAST）+ 1个HCLK = 9/168M=54ns(对EM的SRAM芯片)
readWriteTiming.FSMC_DataSetupTime = 0x08;
//设置总线转换周期，仅用于复用模式的NOR操作
readWriteTiming.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
//设置时钟分频，仅用于同步类型的存储器
readWriteTiming.FSMC_CLKDivision = 0x00;
//数据保持时间，仅用于同步型的NOR
readWriteTiming.FSMC_DataLatency = 0x00;
//选择匹配SRAM的模式
readWriteTiming.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;
/**************************控制************************************/
// 选择FSMC映射的存储区域： Bank1 sram4
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM4;
//设置地址总线与数据总线是否复用，仅用于NOR
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable;
//设置要控制的存储器类型：SRAM类型
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType =FSMC_MemoryType_SRAM;
//存储器数据宽度：16位
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;
//设置是否使用突发访问模式，仅用于同步类型的存储器
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode =FSMC_BurstAccessMode_Disable;
//设置是否使能等待信号，仅用于同步类型的存储器
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsynchronousWait=FSMC_AsynchronousWait_Disable;
//设置等待信号的有效极性，仅用于同步类型的存储器
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
//设置是否支持把非对齐的突发操作，仅用于同步类型的存储器
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;
//设置等待信号插入的时间，仅用于同步类型的存储器
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;
//存储器写使能
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;
//不使用等待信号
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;
// 不使用扩展模式，读写使用相同的时序
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable;
//突发写操作
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;
//读写时序配置
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &readWriteTiming;
//读写同样时序，使用扩展模式时这个配置才有效
FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &readWriteTiming;
FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure); //初始化FSMC配置
FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM4, ENABLE); // 使能BANK
}