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[嵌入式]STM32CubeMX SDRAM的使用（一）

一、目的

? ? ? ? 大部分情况下芯片自带的SRAM足够我们使用，但是当我们实现复杂GUI特效显示的时候，一般都会配备SDRAM芯片用作图像显存；那什么是SDRAM，SDRAM如何初始化，如何进行SDRAM读写就是必须要解决的问题，本篇给大家介绍SDRAM的工作原理以及如何通过STM32CubeMX进行配置。

? ? ? ? 本篇使用的开发板是ArtPi开发板（RT-Thread出品），板载W9825G6KH-6，其基本信息：4M words x 4banks x 16bit，内部有4个bank，每个bank的大小为13行9列个存储单元，每个存储单元16bit，也就是位宽为2字节，总容量为? $4 * 2^{13 + 9} * 2 = 32M$ 字节。

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? ? ? ? 注意下最高时钟166MHz，并且CL需要设置为3；如果时钟为133MHz可以设置CL为2；至于CL是什么，我们下文会介绍。

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二、介绍

? ? ? ? 按照惯例，我们先上参考资料
W9825G6KH - SDRAM - Specialty DRAM - Winbondhttps://www.winbond.com/hq/product/specialty-dram/sdram/?__locale=en&partNo=W9825G6KH

三、实战

????????1、SDRAM是什么？

????????????????synchronous dynamic random access memory，同步动态随机访问存储器，区别于SRAM（静态随机访问存储器）

? ? ? ? ? ? ? ? 动态是指其需要不断被刷新才能保持内部的数据（电荷）不丢失（相当于需要定时给内部电容充电）

? ? ? ? ? ? ? ? 同步即命令的发送与数据的传输都需要外部时钟并以此为基准

? ? ? ? ? ? ? ? 随机即可以指定某个地址直接访问

? ? ? ? 2、SDRAM的一些基本概念

? ? ? ? ? ? ? ? 由于工艺的限制、避免地址冲突等等问题，SDRAM一般都设置为多个Bank（我用的这颗是4Bank）,每个Bank通过行地址和列地址进行寻址访问。

????????????????芯片框图?

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? ? ? ? ? ? ? ? 从上图我们可以看到4个Bank，每个Bank都有一个行地址和列地址解码；

????????????????MODE REGISTER（模式寄存器）用于设置一些关键参数控制SDRAM的运行?；

????????????????COMMAND DECODER（命令解码器）用于判断当前的外部输入的命令码；

? ? ? ? ? ? ? ? REFRESH COUNTER（刷新计数器）用于记录当前刷新的行数；

????????????????????????芯片引脚说明

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引脚名称	功能	说明
A0 - A12	地址	A0-A8复用成行/列的地址行地址：A0 - A12；列地址：A0 - A8 A10这个引脚比较特殊，在读写命令中如果为高则代表要使能自动预充电功能；在预充电命令中如果为高则代表所有bank中已经激活的行都需要执行预充电命令
BS0/BS1	Bank选择	在激活命令中用于选择需要激活的bank（此过程中同时选中需要激活的行地址）在读写命令中用于选择需要读写的bank（因为可以同时打开多个不同的bank，所以读写命令时要指明读写的bank）
DQ0 - DQ15	数据输入输出	数据输入输出引脚
$\overline{CS}$	片选	用于使能命令解码器，当高电平时禁止执行新的命令，但是已经在执行的命令不受影响
$\overline{RAS}$	行地址选通	在时钟上升延被采样，配合 $\overline{CS}$ 、 $\overline{CAS}$ 、 $\overline{WE}$ 定义命令码
$\overline{CAS}$	列地址选通	参考 $\overline{RAS}$
$\overline{WE}$	写使能	参考 $\overline{RAS}$
LDQM/UDQM	输入输出掩码	在读取周期中如果为高，则输出缓冲为高阻；在写入周期中如果为高，则禁止写入
CLK	时钟输入	外部时钟输入作为SDRAM内部时钟，在上升沿对其他引脚信号进行采样（同步的概念）
CKE	时钟使能	时钟使能，当时钟为低时，进入掉电、挂起、自刷新模式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 与STM32H750XBH6芯片的接线

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 寻址方式（图片出自电脑高手关于SDRAM的讲解）

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? ? ? ? ? ? ? ? 通过选择Bank、Row、Column这三个参数唯一确定一个存储单元。?

? ? ? ? 3、SDRAM的关键参数

? ? ? ? ? ? ? ? 命令列表????????????????

? ? ? ? ? ? ? ? 注意：CKEn代表当前时钟上升沿时刻的值；CKEn-1是上一个时钟上升延时刻的值

? ? ? ? ? ? ? ? 上电初始化? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? 上电后模式寄存器的状态是不确定的，所以必须对它进行初始化；

? ? ? ? ? ? ? ? 为了描述方便，这边使用的示例图是另外一款的SDRAM（基本过程都差不多）

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? ? ? ? ? ? ? ? 上电后（VDD/VDDQ要同时上电，其他输入信号保持在NOP状态），等待200us（这期间DQM和CKE引脚要保持高电平），然后对所有Bank进行预充电，然后等待tRP时间后?，发送八个自动刷新命令（周期为tRC）,在此之后发送模式寄存器设置命令，并等待tMRD时间。

? ? ? ? ? ? ? ? 模式寄存器设置命令

? ? ? ? ? ? ? ? 在时钟上升沿时刻，CS/RAS/CAS/WE都为低电平，BS1/BS0/A12-A0引脚电平为设置值

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?注意tRSC时间后才可以发起新的命令，不同的芯片不同的说法，简言之就是模式寄存器生效时间。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 模式寄存器描述?

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Burst Length：突发长度，也就是一次读写可以连续读写的列数（列地址自增）?，一般设置为4

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Addressing Mode：寻址模式，顺序或者交叉模式，一般使用顺序模式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CAS Latency（即CL）：读命令时数据可读潜伏期（只有读命令存在）,也就是需要这么长时间数据总线上的数据才是可读的，需要根据时钟频率相应设置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Write Mode：写模式选择，突发写还是单次写

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 其他未使用的位保留

? ? ? ? ? ? ? ? 行激活（也叫行选中）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

? ? ? ? ? ? ? ? 在读写命令之前必须先执行行激活（通过A0-A12地址线选中指定的行，同时通过BANK0/1引脚选中对应的Bank），从行选中到发起读写命令的时间必须不小于tRCD（电子元器件从一种状态到另外一种状态的切换时间）；如果当前Bank已经被激活，则此Bank必须先执行预充电命令才能再次被激活；对同一个Bank执行行激活的时间间隔不得小于tRC；对不同的Bank的行激活命令间隔不得小于tRRD；某个Bank被激活后的保持时间不得大于tRAS（max），行选中后电荷会慢慢流失，所以必须及时关闭。? ?

? ? ? ? ? ? ? ? 读写命令?

? ? ? ? ? ? ? ? 行激活后才能执行读写命令（通过 $\overline{WE}$ 来区分读写，低电平为写操作）；如果要对同一个Bank中的不同行进行读写，则当前行必须先预充电（关闭），然后重新发送行激活命令；如果多个Bank处于激活状态，可以进行交叉读写（也就是说访问不同Bank中的行）。

? ? ? ? ? ? ? ? 支持突发读写操作（根据模式寄存器中设置进行）。????????????????