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[STM32F769-DISC] 【F769IDISCOVERY评测】STM32F769I-DISCO开发包简介(四)_板载部件...

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发表于 2016-12-8 22:21:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
十一、SDRAM扩展内存介绍
A、功能简介
主控芯片STM32F769NI(STM32官网) 通过FMC接口(FMC为FSMC的升级版本)方式连接到 一颗MICRON 公司的128Mbit的SDRAM上(型号:MT48LC4M32B2B5-6A),内存的规格为1Meg * 32Bit * 4Banks。
01.jpg
开发板载SDRAM封装为FPGA

02.jpg
开发板载SDRAM封装为FPGA

MCU上FMC连接关系,采用32位数据与13地址线模式
该款SDRAM兼容PC100规格要求:
1)完全同步,所有信号在系统时钟上升沿时记录。
2)内部流水线操作;每一个时钟周期可以改变列地址。
3)内部组,用于隐式行访问或行预充电
4)可实现1、2、4、8或全页长度编程
5) 自动预充电,包括并行式自动预充电和自动刷新模式
6)自我刷新模式(不是用于AT设备)
7)支持在工业及商业领域以64ms(4096周期)自动刷新, 支持汽车领域以16ms(4096周期)自动刷新。
8)兼容LVTTL输入和输出
9)支持电压为3.3V(±0.3V)的电源模式
10)支持CAS延迟(CL)的1,2,和3模式
03.jpg
MT48LC4M32B2B5-6A 地址访问范围表

内存配置:1Meg *32位*4 Bansk(4096行*256列*32位)
刷新计数器: 4K
行寻址范围:4K, A[11:0], 4*1024, 2^12, 需要12跟地址线Address[0]~Address[11],第AD_12引脚可以闲置或连到NC引脚
列寻址范围:256,A[7:0]
    行寻址范围*列寻址范围= 4K*256=1Meg
BANK寻址范围内:4Banks,BA[1:0]

04.jpg
4Meg*32bit 功能框图

CLK:SDRAM的驱动时钟;
CKE:时钟使能,高电位时钟使能,低电位停用;
CS:片选,低电位有效,高电位失效;
CAS,RAS,WE :命令输入控制引脚,在片选有效时,定义输入的命令
DQM[3:0] :输入/输出掩码:高电位(输入掩码信号)用于写入访问,低电位(输出使能信号)用于读取访问。
BA[1:0] :Bank 地址输入
A[11:0] :地址输入
DQ[31:0]:数据输入/输出总线;

B、SDRAM硬件电路实现简介

05.jpg
SDRAM连接原理图


06.jpg
地址12引脚连接

  MCU的FMC_A12(第13地址引脚)与SDRAM的NC引脚连接,发板采用最大12线地址寻址。12行*12列*32位,得到的最大寻址空间为512Mb(128MByte),这里选用的MT48LC4M32B2B5-6A SDRAM,仅有1Meg * 32Bit * 4Banks(16MByte)的容量,MCU寻址绰绰有余。

07.jpg
BANK引脚连接

  SDRAM芯片支持4BANK
08.jpg

STM32F769N芯片的FMC控制及地址引脚关联表

09.jpg

STM32F769N芯片的FMC数据引脚关联表

  STM32F769芯片搭载的存储控制器为:FMC(FlexibleMemory Controller,可变存储控制器),作为FSMC的升级版本。FSMC静态存储器控制器,能够与同步或异步存储器和16位PC存储卡接口兼容。只支持静态存储,静态寻址取址。而FMC在FSMC的基础上还支持了动态存储和动态寻址取址(因为有些存储器的寻址取址方式是动态的,比如DRAM)。从库文件调用上可不进行区分,属于底层配置参数的不同变化,对于寄存器操作的编程/底层硬件电路控制设计时需要区分。
10.jpg
FMC存储BANK表

  这里注意:STM32F769I-DISCO对扩展内存操作的起始地址为0xC000,0000。
  既然说到FMC就延展说点题外话,可变存储控制器FMC除了支持SDRAM,还可以支持以下三种内存控制器的操作:
  1)NOR/PSRAM内存控制器
  2)NAND存储控制器
  3)同步DRAM(包括SDRAM和移动LPSDR SDRAM)控制器
FMC控制器的主要特点如下:
  1)静态内存映射设备接口多样,支持以下内容
  -支持静态随机访问存储器(SRAM)
  -支持NOR FLASH 存储器/ 单一NAND FLASN 存储控制器
  -支持4 Banks模式 PSRAM存储器
  -支持满足8K字节数据ECC硬件检查的NAND FLASH 存储器
  2)提供SDRAM内存接口(SDRAM / Mobile LPSDR SDRAM)
  3)支持8位、16位、32位宽度的数据总线
  4)可独立片选控制每个存储器的BANK。
  5)可独立配置每个存储器的BANK。
  6)FIFO模式写操作
  7)SDRAM控制器的FIFO读模式操作
  8)参数FMC_CLK/FMC_SDCLK最大访问同步频率为 HCLK/2
此外还可提到的一点是,支持LCD并行接口的控制
  FMC接口可以配置与大多数图形液晶控制器无缝连接。它支持Intel 8080和摩托罗拉6800模式,并有足够的灵活性,以适应特定的LCD接口。这种液晶显示器的并行接口能力,使其很容易的为嵌入式系统搭建成效比较高的带LCD模块图形应用解决方案。
  不过F7自身还具备性能更好的MIDI DSI接口,能降低图形应用对FMC的依赖和性能的影响。

C、功能简评
  STM32F769N芯片所携带的FMS控制器,与中低端的单片机所携带的FSMC不一样,增加了对DRAM的支持,甚至支持容量更大、功耗更低、电源电压更低的Mobile LPSDRSDRAM,充分考虑到STM32F769N在物联网上对功耗的需求。毫不避讳的说,除了不支持无线通信的基带通信外,单片机能支撑的应用中对SDRAM的扩展需求,这款F7已经初步满足,不难想象其在该领域的应用拓展潜力。

十二、Quad-SPI NOR FLash扩展存储介绍
A、功能简介

  主控芯片STM32F769NI 通过Quad-SPI接口方式连接到一颗Macronix 公司的512Mbit(64M)的Quad-SPINOR FLASH上(型号:MX25L51245GZ2I-08G)。该主板使用WSON封装。
11.jpg
开发板载Quad-SPI封装为WSON(8*6MM)

引脚说明:
  SCLK:串行时钟输入
  SI/SIO0:串行数据输入,或者2*I/O、4*I/O读模式串行数据输入输出。
  SO/SIO1:串行数据输出,或者2*I/O、4*I/O读模式串行数据输入输出。
  WP#/SIO2:硬件写保护,低电平有效,或者4*I/O读模式串行数据输入输出。
  Reset/SIO3: 硬件重置引脚或4*I/O读模式串行数据输入输出。
  CS:片选,低电平有效


其特性
  1)兼容串行外设接口(SPI),并使用模式0和模式3
  2)支持单电源操作,在2.7至3.6V电压下读、写及编程操作
  3)536,870,912 * 1Bit,或者268,435,456 x 2 bits(双IO模式),或者134,217,728 * 4 bits(4 IO 模式)的结构。
  4)支持协议:单I/O, 双I/O,四 I/O
  5)支持-1V 至1V供电下 100mA模式的闭锁保护。
  6)支持快速读取SPI模式
    支持始终频率可达166MHz的所有协议
    支持快读、2 I/O读、双重读、4 I/O读、4线读取等指令
    支持DTR(双传输速率)模式
    支持在快速度读取模式下,可配置虚拟周期数量
  7)QPI接口可用
  8)每页4K字节,或者每块32Kbyte字节,或者每块64K字节,任意一个块可作单独的清除。
  9)为编程提供
    256字节页数据缓冲
    4线输入/数据页编程用于提供高编程性能
  10)典型的10万擦除/编程周期
  11)20年数据保持

12.jpg
MX25L51245GZ2I 存储组织结构



B、SPI NOR FLASH硬件电路实现简介

13.jpg
Quad SPI FLash连接原理图
14.jpg
Quad-SPI引脚关联表

STM32F769芯片提供一个嵌入式设备Quad-SPI存储器接口,这是一个专门针对单、双或四线SPI Flash通信的接口。
  它可以在以下方式下工作:
  1)通过寄存器的直接控制模式
  2)外部FLASH状态寄存器轮询模式
  3)内存映射模式
  支持最多256M字节的外部Flash存储映射,支持8、16、32位访问。支持代码执行。操作码和帧格式完全可编程。可以在单数据速率或双数据速率模式下通信。

C、功能简评
    Quad-SPI 是目前来说最经济实惠的NOR FLASH 扩展模式。具有占用MCU 引脚少,用途灵活,读写速度快、存储量大等特点。单片机具有Quad-SPI功能,等于给单片机增加了一块外置硬盘,可用于字库、配置等文件的存放。


十三、按钮及LED指示灯介绍
A、功能简介
15.jpg
按钮及LED指示灯一览表

  黑色按钮B2位于主板底部右下侧,是用于STM32F769NIxx单片机芯片硬件复位用的按钮
  蓝色按钮B1位于主板底部左下侧,可作为数字输入或者唤醒按钮功能。当按钮被按下是,逻辑状态为1,否则逻辑状态为0。
  四个LED位于主板的底部,从左到右分别是LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7、LD8。后边结合原理图介绍各LD的功能用途。


B、按钮及LED指示灯硬件电路实现简介

16.jpg

LD1、LD2电路原理图

  LD1:为红色,连接到PJ13上,作为用户自定义使用;
  LD2:为绿色,连接到PJ5 上,作为用户自定义使用;
17.jpg

LD3电路原理图

  LD3:为绿色,连接到PA12上,作为指示Arduino CN9 第6引脚(SCK)连接使用。

18.jpg

LD4电路原理图

  LD4:为红色,OTG电流过载指示灯,当OTG供电出现电流过载时,LD4亮灯;

19.jpg

LD5电路原理图

  LD5:为绿色,使用OTG 供电时指示灯,当高速USB 的VBUS有电压是,通过T5三极管控制LD5亮灯;

20.jpg

LD6电路原理图

  LD6:为红色,电源指示灯,当有ST_LINK、高速USB、E5V、POE、USB其中一种供电时LD6亮灯;

21.jpg

LD7电路原理图

  LD7:为红色,当使用ST_LINK供电时出现电流过载时LD7灯亮;

22.jpg

LD8电路原理图

  LD8:为红绿双色,ST_LINK上虚拟串口通讯时,绿色灯亮;红色为ST_LINK连接工作指示灯。


C、功能简评
虽然只有8个LED指示灯,但8个LED指示等功能覆盖应用指示、电流过载指示、电源指示、功能指示、通信指示等方面,为电路出现问题时方便使用者观察状态,这种设计风格十分规范,值得借鉴和学习。就这设计值得为起主板设计者点赞。


十四、本节小结
  本节首先介绍了STM32F769I-DISCO通过FMC接口扩展了外部SDRAM,为F7
的应用准备了充足内存空间,顺带还介绍了FMC接口的其他用途,不过这些都是原理的介绍,具体的内存使用方法,还是要通过CubeMX配置及相关软件代码来深入了解。
  然后介绍了通过Quad-SPI接口扩展了Flash空间,为程序代码、字库、配置等文件的存放提供了更大的存储空间。
  最后介绍了板载LD的相关电路原理图,介绍了LD指示的功能含义。

前文回顾:
文章接续:
STM32F769I-DISCO开发包简介(五)_板载部件介绍

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