31. Flexible static memory controller (FSMC)

31.1 FSMC main features

FSMC块能够与同步和异步内存和16位PC存储卡。其主要目的是：

• 将AHB事务转换为适当的外部设备协议
• 满足外部设备的访问定时要求

所有外部存储器与控制器共享地址、数据和控制信号。每个外部设备通过一个唯一的芯片选择来访问。FSMC一次只能访问一个外部设备。

FSMC具有以下主要特点：

• 静态内存映射设备接口，包括：
  • 静态随机存取存储器(SRAM)
  • NOR 闪存/OneNAND闪存
  • PSRAM(4个内存库)
• 两个 NAND闪存库，带有ECC硬件，可以检查最多8千字节的数据
• 16位PC卡兼容设备
• 支持对同步设备的突发模式访问(NOR Flash和PSRAM)
• 8位或16位宽的数据总线
• 独立的芯片选择控制每个存储库
• 每个内存库的独立配置
• 可编程时序，以支持广泛的设备，特别是:
  • 可编程等待状态(最多15个)
  • 可编程总线转变周期(最多15个)
  • 可编程输出使能和写入使能延迟(最多15次)
  • 独立读写时序和协议，从而支持最广泛各种各样的内存和时序
• 写使能和字节巷选择输出用于PSRAM和SRAM设备
• 将32位宽的AHB事务传输转换为连续的16位或8位访问外部16位或8位设备
• 一个写FIFO, 2个字长，每个字32位宽，只存储数据，不存储地址。因此，这个FIFO只缓冲AHB写突发事务。可以用它往慢速内存中写入从而快速释放AHB为其他操作。只有一次一个突发事件被缓冲:如果一个新的AHB突发事件或单个事务发生在操作正在进行中，FIFO已经排干。FSMC将插入等待状态，直到当前内存访问完成。
• 外部异步等待控制

　定义外部设备类型和相关特征的FSMC寄存器通常是在启动时设置，直到下一次复位或开机时才更改。然而,它是可以随时更改设置。　　

31.2  Block diagram

FSMC由四个主要模块组成：

• AHB接口(包括FSMC配置寄存器)
• NOR Flash/PSRAM控制器
• NAND闪存/PC卡控制器
• 外部设备接口

框图如图397所示

 31.3 AHB接口

AHB从接口允许内部cpu和其他总线主外围设备访问外部静态内存。

AHB事务被转换为外部设备协议。如果所选外部内存为16或8位宽，AHB上32位宽的事务被拆分进入连续的16位或8位访问。FSMC芯片选择(FSMC_NEx)不会在连续的访问之间翻转，除非工作在模式D中启用扩展模式。

FSMC在以下情况下产生AHB错误：

• 读取或写入未启用的 FSMC bank时
• 当 FSMC_BCRx 寄存器中 FACCEN 位复位时读写NOR闪存库。
• 当输入管脚 FSMC_CD(卡存在检测)为低时，读写PC卡时。

这个AHB错误的影响取决于尝试读写访问的 AHB 主设备：

• 如果是 Cortex-M3 CPU，将产生硬中断故障
• 如果是 DMA，则会生成一个DMA传输错误，并且相应的DMA通道自动禁用。

AHB 时钟(HCLK)是FSMC的参考时钟。

 31.3.1 支持的内存及事务

一般事务规则

请求的AHB事务数据大小可以是8位、16位或32位宽，而访问的外部设备具有固定的数据宽度。这可能导致不一致的传输。
因此，必须遵循一些简单的事务规则：

• AHB事务数据和内存大小相等： 在这种情况下没有问题。
• AHB事务数据大于内存大小：在这种情况下，FSMC将AHB事务分割成更小的连续内存访问以满足外部数据宽度。
• AHB事务数据小于内存大小：异步传输是否一致取决于外部类型设备。
  • 具有字节选择功能的设备(SRAM，ROM，PSRAM)的异步访问：
    • FSMC 允许写事务通过它的字节通道 NBL[1:0] 访问正确的数据。

    • 允许读取事务。所有内存字节都是读的，无用的被丢弃的。NBL[1:0]在读取事务期间保持低位。

  • 异步访问没有字节选择功能的设备（NOR和NAND Flash 16位)。
    当请求对16位宽的闪存进行8位字节访问时，就会出现这种情况。显然，内存不能以字节模式访问设备(只能访问16位)因此：

    • 不允许写事务
    • 允许读事务所有的字节都是可读的，无用的字节被丢弃。NBL[1:0]在读取事务期间设置为0。

31.4 外部设备地址映射

从FSMC的角度来看，外部存储器分为4个固定大小的bank，每个bank 有256兆字节(参见图398):

• Bank 1  用于 地址多达4个NOR 闪存或PSRAM内存设备。该bank分为为4个 NOR/PSRAM 子bank与4个专用芯片的选择，如下:

  •  Bank 1 - NOR/PSRAM 1

  •  Bank 1 - NOR/PSRAM 2

  •  Bank 1 - NOR/PSRAM 3

  •  Bank 1 - NOR/PSRAM 4

对于每个bank，要使用的内存类型是用户在配置寄存器中定义的。