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[STM32F4] 【STM32F469I试用】+SDRAM的容量测试程序

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 楼主| 湛只为无双 发表于 2015-12-24 21:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
SDRAM, STM32F4, 测试程序, fm, ni
本帖最后由 湛只为无双 于 2016-1-14 14:41 编辑

前段时间见有人讨论F469板子上SDRAM容量的大小问题，根据官方给出的DISCOVERY例程来看，里面的容量大小为8M字节，但是根据原理图推算出来的大小确实16M字节，然后就有了今天这个测试程序，通过实践来验证板载SDRAM大小以及主控可用容量大小。

一、SDRAM硬件电路
首先是要写出SDRAM的底层驱动程序，我个人比较倾向于使用标准库，感觉标准库用起来知道自己都对芯片做了啥，不像HAL库那样对底层不了解，并且觉得使用标准库更符合以前的编程习惯，编出来的代码效率要高一些，当然这个是没有理论依据的。

SDRAM原理图

SDRAM原理图
在SDRAM的原理图里面需要注意的是写入使能引脚为PC0，我参考开发板以前的资料中SDRAM写入使能引脚就不是PC0。除了这个地方需要注意外，SDRAM使用的数据线为32位，提高了总线带宽，这个在大容量数据交互中显得十分重要。
二、SDRAM软件底层设计及其宏定义
根据以上原理图编写初始化程序，如下：
复制
  1. void SDRAM_Init(void)
    

  2. {
    

  3.         FMC_SDRAMInitTypeDef  FMC_SDRAMInitStructure;
    

  4.         FMC_SDRAMTimingInitTypeDef  FMC_SDRAMTimingInitStructure;
    


  5. 

  6.         /* GPIO configuration for FMC SDRAM bank */
    

  7.         SDRAM_GPIOConfig();
    


  8. 

  9.         /* Enable FMC clock */
    

  10.         RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FMC, ENABLE);
    


  11. 

  12.         /* FMC Configuration ---------------------------------------------------------*/
    

  13.         /* FMC SDRAM Bank configuration */
    

  14.         /* Timing configuration for 90 Mhz of SD clock frequency (180Mhz/2) */
    

  15.         /* TMRD: 2 Clock cycles */
    

  16.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_LoadToActiveDelay    = 2;
    

  17.         /* TXSR: min=70ns (7x11.11ns) */
    

  18.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_ExitSelfRefreshDelay = 7;
    

  19.         /* TRAS: min=42ns (4x11.11ns) max=120k (ns) */
    

  20.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_SelfRefreshTime      = 4;
    

  21.         /* TRC:  min=70 (7x11.11ns) */
    

  22.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_RowCycleDelay        = 7;
    

  23.         /* TWR:  min=1+ 7ns (1+1x11.11ns) */
    

  24.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_WriteRecoveryTime    = 2;
    

  25.         /* TRP:  20ns => 2x11.11ns */
    

  26.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_RPDelay              = 2;
    

  27.         /* TRCD: 20ns => 2x11.11ns */
    

  28.         FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_RCDDelay             = 2;
    


  29. 

  30.         /* FMC SDRAM control configuration */
    

  31.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_Bank               = FMC_Bank1_SDRAM;
    

  32.         /* Row addressing: [7:0] */
    

  33.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_ColumnBitsNumber   = FMC_ColumnBits_Number_8b;
    

  34.         /* Column addressing: [11:0] */
    

  35.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_RowBitsNumber      = FMC_RowBits_Number_12b;
    

  36.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_SDMemoryDataWidth  = SDRAM_MEMORY_WIDTH;
    

  37.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_InternalBankNumber = FMC_InternalBank_Number_4;
    

  38.         /* CL: Cas Latency = 3 clock cycles */
    

  39.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_CASLatency         = FMC_CAS_Latency_3;
    

  40.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_WriteProtection    = FMC_Write_Protection_Disable;
    

  41.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_SDClockPeriod      = SDCLOCK_PERIOD;
    

  42.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_ReadBurst          = FMC_Read_Burst_Enable;
    

  43.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_ReadPipeDelay      = FMC_ReadPipe_Delay_0;
    

  44.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_SDRAMTimingStruct  = &FMC_SDRAMTimingInitStructure;
    


  45. 

  46.         /* FMC SDRAM bank initialization */
    

  47.         FMC_SDRAMInit(&FMC_SDRAMInitStructure);
    


  48. 

  49.         /* FMC SDRAM device initialization sequence */
    

  50.         SDRAM_InitSequence();
    


  51. 

  52. }
在这个初始化程序里面，比较中的部分由行列地址的说明和总线宽度：
复制
  1.  /* Row addressing: [7:0] */
    

  2.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_ColumnBitsNumber   = FMC_ColumnBits_Number_8b;
    

  3.         /* Column addressing: [11:0] */
    

  4.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_RowBitsNumber      = FMC_RowBits_Number_12b;
    

  5.         FMC_SDRAMInitStructure.FMC_SDMemoryDataWidth  = SDRAM_MEMORY_WIDTH;


其中总线宽度的宏定义为：
复制
  1. /**
    

  2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  FMC SDRAM Memory Width
    

  3.   */
    

  4. #define SDRAM_MEMORY_WIDTH    FMC_SDMemory_Width_32b


这样就完成了主要参数的初始化，当然里面还包括了GPIO初始换和SDRAM矩阵的初始化，具体的参考楼下给出的源代码，可以自行下载编译查看现象。
根据以上设置参数就可以得到SDRAM内存映射到芯片内部的地址和存储空间大小，如下：
复制
  1. /**
    

  2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  FMC SDRAM Bank address
    

  3.   */
    

  4. #define SDRAM_BANK_ADDR     ((uint32_t)0xC0000000)
    


  5. 

  6. /**
    

  7.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  FMC SDRAM Device size
    

  8.   */
    

  9. #define SDRAM_DEVICE_SIZE  ((uint32_t)0x1000000)
三、基于大容量SDRAM的测试程序开发
针对以上软件和硬件设计可以知道，SDRAM的起始地址为0xc0000000，大小为0x1000000（16M字节），那么我们可以采取对SDRAM写入数据，然后读取数据并与原始数据比较的方式，来验证SDRAM的大小。
本设计使用了STM32F469内部集成的随机数发生器，来产生10000个4字节的随机数，并将随机数循环写入SDRAM，然后读取SDRAM并与原始随机数比较，来验证写入与读取的数据是否相同，从而达到验证SDRAM容量大小的目的。
①定义随机数存储数组，并生成随机数
复制
  1. u32 RadomBuffer[10000];
    


  2. 

  3. RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_RNG,ENABLE);
    

  4. RNG_Cmd(ENABLE);
    


  5. 

  6. for(count=0;count<10000;count++)
    

  7. {
    

  8.         while(RNG_GetFlagStatus(RNG_FLAG_DRDY) == RESET);
    

  9.         RadomBuffer[count]=RNG->DR;
    

  10. }
通过等待随机数生成，然后依次赋值于随机数存储数组RadomBuffer方式，完成测试数组序列。


②将测试序列依次写入SDRAM
复制
  1. pSDRAM=(u32*)SDRAM_BANK_ADDR;
    

  2. count=0;
    


  3. 

  4. for(sdram_count=0;sdram_count<SDRAM_SIZE;sdram_count++)
    

  5. {
    

  6.         *pSDRAM=RadomBuffer[count];
    

  7.         count++;
    

  8.         pSDRAM++;
    

  9.         if(count>=10000)
    

  10.         {
    

  11.                 count=0;
    

  12.         }
    

  13. }
在设计中使用指向SDRAM起始地址指针的方式，向SDRAM依次写入数据，由于写入的数据为4字节，而SDRAM总字数为SDRAM_DEVICE_SIZE，故测试用的SDRAM_SIZE大小为SDRAM_DEVICE_SIZE/4。

③读取SDRAM并与原始测试序列逐个比较
复制
  1. pSDRAM=(u32*)SDRAM_BANK_ADDR;
    

  2. sdram_count=0;
    

  3. for(;sdram_count<SDRAM_SIZE;sdram_count++)
    

  4. {
    

  5.         if(*pSDRAM != RadomBuffer[count])
    

  6.         {
    

  7.                 break;
    

  8.         }
    

  9.         count++;
    

  10.         pSDRAM++;
    

  11.         if(count>=10000)
    

  12.         {
    

  13.                 count=0;
    

  14.         }
    

  15. }
在与原始序列逐个比较的过程中，如果出现数据与原始测试序列不符的情况，马上停止比较，说明SDRAM容量大小不对。


④根据测试结果点亮LED灯
为了能够看到测试比较的结果，通过程序设置点亮不同的LED灯来说明最后测试结果，程序设计如下：
复制
  1. if(sdram_count == SDRAM_SIZE)
    

  2. {
    

  3.         LED1=0;
    

  4. }
    

  5. else
    

  6. {
    

  7.         LED2=0;
    

  8. }


四、主文件总体设计
为了能够看到程序的运行过程，以及知道程序的在运行中的具体情况，引入串口向电脑发送数据的方式来增强对程序的了解。
故主文件程序设计如下：
复制
  1. #include "stm32f4xx.h"
    

  2. #include "LED.h"
    

  3. #include "USART3.h"
    

  4. #include "delay.h"
    

  5. #include "DISCO_SDRAM.h"
    


  6. 

  7. u32 RadomBuffer[10000];
    

  8. u32 ReadBuffer[10000];
    

  9. #define SDRAM_SIZE (SDRAM_DEVICE_SIZE/4)
    

  10. u32 *pSDRAM;
    

  11. long long count=0,sdram_count=0;
    

  12. int main(void)
    

  13. {
    

  14.         LED_Init();
    

  15.         USART3_Init(115200);
    

  16.         SDRAM_Init();
    

  17.         
    

  18.         RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_RNG,ENABLE);
    

  19.         RNG_Cmd(ENABLE);
    

  20.         u3_printf("*******************************\r\n");
    

  21.         u3_printf("中国电子网技术论坛_bbs.21ic.com\r\n");
    

  22.         u3_printf("*********SDRAM测试程序**********\r\n");
    

  23.         u3_printf("*******************************\r\n");
    

  24.         u3_printf("开始生成10000个SDRAM测试随机数\r\n");
    

  25.         for(count=0;count<10000;count++)
    

  26.         {
    

  27.                 while(RNG_GetFlagStatus(RNG_FLAG_DRDY) == RESET);
    

  28.                 RadomBuffer[count]=RNG->DR;
    

  29.         }
    

  30.         u3_printf("10000个SDRAM测试随机数生成完毕\r\n");
    

  31.         
    

  32.         pSDRAM=(u32*)SDRAM_BANK_ADDR;
    

  33.         count=0;
    

  34.         u3_printf("开始写入SDRAM\r\n");
    

  35.         for(sdram_count=0;sdram_count<SDRAM_SIZE;sdram_count++)
    

  36.         {
    

  37.                 *pSDRAM=RadomBuffer[count];
    

  38.                 count++;
    

  39.                 pSDRAM++;
    

  40.                 if(count>=10000)
    

  41.                 {
    

  42.                         count=0;
    

  43.                 }
    

  44.         }
    

  45.         u3_printf("写入总字节数:%d\r\n",(u32)pSDRAM-SDRAM_BANK_ADDR);
    

  46.         
    

  47.         count=0;
    

  48.         pSDRAM=(u32*)SDRAM_BANK_ADDR;
    

  49.         u3_printf("开始读取SDRAM并与原随机数比较\r\n");
    

  50.         sdram_count=0;
    

  51.         for(;sdram_count<SDRAM_SIZE;sdram_count++)
    

  52.         {
    

  53.                 if(*pSDRAM != RadomBuffer[count])
    

  54.                 {
    

  55.                         u3_printf("数据比较错误——退出~\r\n");
    

  56.                         break;
    

  57.                 }
    

  58.                 count++;
    

  59.                 pSDRAM++;
    

  60.                 if(count>=10000)
    

  61.                 {
    

  62.                         count=0;
    

  63.                 }
    

  64.         }
    

  65.         u3_printf("比较通过总字节数:%d\r\n",(u32)pSDRAM-SDRAM_BANK_ADDR);
    

  66.         
    

  67.         if(sdram_count == SDRAM_SIZE)
    

  68.         {
    

  69.                 LED1=0;
    

  70.                 u3_printf("SDRAM测试成功\r\n");
    

  71.         }
    

  72.         else
    

  73.         {
    

  74.                 LED2=0;
    

  75.                 u3_printf("SDRAM测试失败\r\n");
    

  76.         }
    

  77.         u3_printf("中国电子网技术论坛_bbs.21ic.com\r\n");
    

  78.         while(1)
    

  79.         {
    

  80.                 LED3^=1;
    

  81.                 
    

  82.                 delay_ms(500);
    

  83.         }
    

  84. }

通过开启串口调试助手，可以很清晰看到程序的运行过程和运行结果。

五、测试结果
将以上程序设计编译后下载至DISCOVERY板，打开串口调试助手查看运行结果，得到如下所示的结果。

板子实际运行情况

板子实际运行情况
通过板子的实际运行情况可以看到，LED1被点亮，证明程序测试通过，容量大小测试通过。

串口接收到数据

串口接收到数据
同样的，根据串口接收到的数据表明，SDRAM测试通过，测试通过的字节数为16777216，换算成以M为单位，大小为16M字节。
由以上可知，DISCOVERY板上板载SDRAM容量大小16M，芯片可访问大小也为16M。
最后，祝大家平安夜平安，圣诞节快乐。

HappyChristmas

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 楼主| 湛只为无双 发表于 2015-12-24 21:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 湛只为无双 于 2015-12-24 21:57 编辑

这一层楼用于放置测试用工程，基于keil5.15的IDE开发平台。 STM32F469_SDRAM_Test.zip (686.11 KB, 下载次数: 32)
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 楼主| 湛只为无双 发表于 2015-12-24 21:13 | 显示全部楼层
占楼 等待编辑 编辑。。。。。。。
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天灵灵地灵灵 发表于 2015-12-24 22:48 | 显示全部楼层
DISCOVERY板上板载SDRAM容量大小16M，芯片可访问大小也为16M.
可以存好多内容啊。
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zhangbin_abc 发表于 2015-12-24 23:58 | 显示全部楼层
楼主，你好，请你有空试一下PC6和PC7所在的USART6串口打印测试，我测试时程序一直停在发送完成标志的循环检测上，不知道啥问题，向你请教一下，谢谢。
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