STM32單片機(jī)FSMC的使用解析

在做項(xiàng)目的過程中遇到了這個(gè)問題，感覺文章寫得不錯(cuò)，共享給對(duì)FSMC的使用懷有疑惑的同伴們！

LCD有如下控制線：

CS：Chip Select片選，低電平有效

RS：Register Select寄存器選擇

WR：Write寫信號(hào)，低電平有效

RD：Read讀信號(hào)，低電平有效

RESET：重啟信號(hào)，低電平有效

DB0-DB15：數(shù)據(jù)線

假如這些線，全部用普通IO口控制。根據(jù)LCD控制芯片手冊(cè)（大部分控制芯片時(shí)序差不多）：

如果情況如下：

DB0-DB15的IO全部為1（表示數(shù)據(jù)0xff），也可以為其他任意值，這里以0xff為例。

CS為0（表示選上芯片，CS拉低時(shí)，芯片對(duì)傳入的數(shù)據(jù)才會(huì)有效）

RS為1（表示DB0-15上傳遞的是要被寫到寄存器的值），如果為0，表示傳遞的是數(shù)據(jù)。

WR為0，RD為1（表示是寫動(dòng)作），反過來就是讀動(dòng)作。

RESET一直為高，如果RESET為低，會(huì)導(dǎo)致芯片重啟。

這種情況，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)值0xff被傳入芯片，被LCD控制芯片當(dāng)作寫寄存器值去解析。LCD控制芯片收到DB0-15上的值之后，根據(jù)其他控制線的情況，它得出結(jié)論，這個(gè)0xff是用來設(shè)置寄存器的。一般情況下，LCD控制芯片會(huì)把傳入的寄存器值的高8位當(dāng)做寄存器地址（因?yàn)樾酒瑑?nèi)部肯定不止一個(gè)寄存器），低8位當(dāng)做真正的要賦給對(duì)應(yīng)寄存器值。這樣，就完成了一個(gè)寫LCD控制芯片內(nèi)部寄存器的時(shí)序。

如果上述情況不變，只將RS置低，那么得到的情況如下：LCD控制芯片會(huì)把DB0-15上的數(shù)據(jù)當(dāng)做單純的數(shù)據(jù)值來處理。那么假如LCD處在畫圖狀態(tài)，這個(gè)傳入的值0xff，就會(huì)被顯示到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)上，0xffff就表示白色，那么對(duì)應(yīng)的點(diǎn)就是白色。在這個(gè)數(shù)據(jù)值傳遞過來之前，程序肯定會(huì)通過設(shè)置寄存器值，告訴LCD控制芯片要寫的點(diǎn)的位置在哪里。

如果上述兩種情況都不變，分別把WR和RD的信號(hào)反過來（WR=1，RD=0），那么寫信號(hào)就會(huì)被變成讀信號(hào)。讀信號(hào)下，主控芯片需要去讀DB0-15的值，而LCD控制芯片就會(huì)去設(shè)置DB0-15的值，從而完成讀數(shù)據(jù)的時(shí)序。讀寄存器的時(shí)序麻煩一點(diǎn)。第一步，先要將WR和RD都置低，主控芯片通過DB0-15傳入寄存器地址。第二步就和前面讀數(shù)據(jù)一樣，將WR置高，RD置低，讀出DB0-15的值即可。在這整個(gè)的過程中，RS一直為低。好了，上面就是IO直接控制LCD的方法。假如放到STM32里面，用IO直接控制顯得效率很低。

STM32有FSMC（其實(shí)其他芯片基本都有類似的總線功能），F(xiàn)SMC的好處就是你一旦設(shè)置好之后，WR、RD、DB0-DB15這些控制線和數(shù)據(jù)線，都是FSMC自動(dòng)控制的。打個(gè)比方，當(dāng)你在程序中寫到：

*（volatile unsigned short int *）（0x60000000）=val;

那么FSMC就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一個(gè)寫的操作，其對(duì)應(yīng)的主控芯片的WE、RD這些腳，就會(huì)呈現(xiàn)出寫的時(shí)序出來（即WE=0，RD=1），數(shù)據(jù)val的值也會(huì)通過DB0-15自動(dòng)呈現(xiàn)出來（即FSMC-D0:FSMC-D15=val）。地址0x60000000會(huì)被呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上（即A0-A25=0，地址線的對(duì)應(yīng)最麻煩，要根據(jù)具體情況來，好好看看FSMC手冊(cè)）。

那么在硬件上面，我們需要做的，僅僅是MCU和LCD控制芯片的連接關(guān)系：

WE-WR，均為低電平有效

RD-RD，均為低電平有效

FSMC-D0-15接LCD DB0-15

連接好之后，讀寫時(shí)序都會(huì)被FSMC自動(dòng)完成。但是還有一個(gè)很關(guān)鍵的問題，就是RS沒有接，CS沒有接。因?yàn)樵贔SMC里面，根本就沒有對(duì)應(yīng)RS和CS的腳。怎么辦呢？這個(gè)時(shí)候，有一個(gè)好方法，就是用某一根地址線來接RS。比如我們選擇了A16這根地址線來接，那么當(dāng)我們要寫寄存器的時(shí)候，我們需要RS，也就是A16置高。軟件中怎么做呢？也就是將FSMC要寫的地址改成0x60020000，如下：

*（volatile unsigned short int *）（0x60020000）=val;

這個(gè)時(shí)候，A16在執(zhí)行其他FSMC的同時(shí)會(huì)被拉高，因?yàn)锳0-A18要呈現(xiàn)出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1，就會(huì)導(dǎo)致A16為1。當(dāng)要讀數(shù)據(jù)時(shí)，地址由0x60020000改為了0x60000000，這個(gè)時(shí)候A16就為0了。

那么有朋友就會(huì)有疑問，第一，為什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx；第二，CS怎么接；第三，為什么Bit17對(duì)應(yīng)A16？

先來看前兩個(gè)問題，大家找到STM32的FSMC手冊(cè)，在FSMC手冊(cè)里面，我們很容易找到，F(xiàn)SMC將0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM（共256M地址范圍）。而這個(gè)存儲(chǔ)塊，又被分成了四部分，每部分64M地址范圍。當(dāng)對(duì)其中某個(gè)存儲(chǔ)塊進(jìn)行讀寫時(shí)，對(duì)應(yīng)的NEx就會(huì)置低。這里，就解決了我們兩個(gè)問題，第一，LCD的操作時(shí)序，和NOR/PRAM是一樣的（為什么一樣自己找找NOR/PRAM的時(shí)序看看），所以我們選擇0x6xxxxxxx這個(gè)地址范圍（選擇這個(gè)地址范圍，操作這個(gè)地址時(shí)，F(xiàn)SMC就會(huì)呈現(xiàn)出NOR/PRAM的時(shí)序）。第二，我們可以將NEx連接到LCD的CS，只要我們操作的地址是第一個(gè)存儲(chǔ)塊內(nèi)即可（即0-0x3ffffff地址范圍）。第三個(gè)問題再來看一看FSMC手冊(cè)關(guān)于存儲(chǔ)器字寬的描述，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外部存儲(chǔ)器是16位時(shí)，硬件管腳A0-A24表示的是地址線A1-A25的值，所以我們要位移一下，Bit17的值，實(shí)際會(huì)被反應(yīng)到A16這根IO來。關(guān)于數(shù)據(jù)寬度及位移的問題，初學(xué)的朋友可能會(huì)比較疑惑，當(dāng)你接觸了多NOR/PRAM這樣的器件后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多芯片的總線，都是這樣設(shè)計(jì)的，為的是節(jié)省地址線。