百为STM32开发板教程之十一——NOR FLASH

只看该作者 · 2013-7-25 01:11

百为STM32开发板教程之十一——NOR FLASH

参考文档：
百为stm32开发板光盘\st官方参考资料\Application notes\AN2784 Using the high-density STM32F10xxx FSMC peripheral to drive external memories.pdf
百为stm32开发板光盘\芯片数据手册\M29W128G.pdf
百为stm32开发板光盘\芯片数据手册\STM32F10xxx参考手册CD00171190.pdf

实验目的: 实现擦除和读写M29W128GH NOR FLASH的第二个块

主要内容:
一、了解STM32的FSMC接口
二、了解M29W128GH NOR FLASH的相关操作
三、编程实现擦除并读写M29W128GH NOR FLASH的第二个块

一、了解STM32的FSMC接口
1、STM32 FSMC功能框图：
FSMC主要包括有：AHB接口(包含FSMC配置寄存器) ， NOR闪存和PSRAM控制器，NAND闪存和PC卡控制器，外部设备接口

2、STM32 FSMC外部设备地址映射：
从FSMC的角度看，可以把外部存储器划分为固定大小为256M字节的四个存储块，见下图
● 存储块1用于访问最多4个NOR闪存或PSRAM存储设备。这个存储区又被划分为4个NOR/PSRAM区，并有4个专用的片选。
● 存储块2和3用于访问NAND闪存设备，每个存储块连接一个NAND闪存。
● 存储块4用于访问PC卡设备
每一个存储块上的存储器类型是由用户在配置寄存器中定义的。

其中存储块1用于NOR/PSRAM存储设备。这个范围又可以分为4个小范围，每个小范围对应STM32的一个管脚/片选，FSMC_NEx(x=1,2,3,4)

(1) HADDR是需要转换到外部存储器的内部AHB地址线。

我们百为STM3210E-EVAL开发板的M29W128 NOR FLASH用的是FSMC_NE2
所以地址为0x60000000 | 0x1<<26 = 0x64000000, 其中0x1就是内部的地址线HADDR[27:26]的值01。

HADDR[25:0]包含外部存储器地址。HADDR是字节地址，而存储器访问不都是按字节访问，因此接到存储器的地址线依存储器的数据宽度有所不同，如下表：

所以在输出NOR FLASH地址时要左移动1位：
NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00AA);
#define ADDR_SHIFT(A) (Bank1_NOR2_ADDR + (2 * (A)))

3、STM32的FSMC与M29W128GH的硬件连接
百为STM3210E-EVAL开发板STM32和M29W128GH的连接电路图如下：

STM32和M29W128GH管脚连接对应如下：

STM32配置NOR FLASH的IO端口及对应FSMC模块初始化代码：
void FSMC_NOR_Init(void)
{
  FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
  FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  p;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
                     RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);
  /*-- 配置GPIO  ------------------------------------------------------*/
  /* 配置NOR 数据线D[15：0] */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 |
                              GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 |
                              GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |
                              GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
  /* 配置NOR 地址线A[22：0] */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 |
                              GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |
                              GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 |
                              GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
  GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
  /* 配置NOE 和NWE  */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  /* 配置NE2  */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
  /*-- 配置FSMC ----------------------------------------------------*/
  p.FSMC_AddressSetupTime = 0x05;
  p.FSMC_AddressHoldTime = 0x00;
  p.FSMC_DataSetupTime = 0x07;
  p.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0x00;
  p.FSMC_CLKDivision = 0x00;
  p.FSMC_DataLatency = 0x00;
  p.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_B;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_Bank = FSMC_Bank1_NORSRAM2;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_DataAddressMux = FSMC_DataAddressMux_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryType = FSMC_MemoryType_NOR;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_MemoryDataWidth = FSMC_MemoryDataWidth_16b;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_BurstAccessMode = FSMC_BurstAccessMode_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalPolarity = FSMC_WaitSignalPolarity_Low;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WrapMode = FSMC_WrapMode_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignalActive = FSMC_WaitSignalActive_BeforeWaitState;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteOperation = FSMC_WriteOperation_Enable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WaitSignal = FSMC_WaitSignal_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ExtendedMode = FSMC_ExtendedMode_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_AsyncWait = FSMC_AsyncWait_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteBurst = FSMC_WriteBurst_Disable;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_ReadWriteTimingStruct = &p;
  FSMC_NORSRAMInitStructure.FSMC_WriteTimingStruct = &p;
  FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_NORSRAMInitStructure);
  /* 使能FSMC Bank1_NOR Bank */
  FSMC_NORSRAMCmd(FSMC_Bank1_NORSRAM2, ENABLE);
}

4、STM32 FSMC的NOR读写时序：
读操作时序：

写操作时序：

这里就是FSMC的核心内容了，从时序图可以看到：
读操作时输出A[25：0]信号和NEx，NOE等信号，输出完这些信号后，器件就会在D[15：0]总线上返回我们要读的数据了
写操作时输出A[25：0]信号和NEx，NWE等信号，输出完这些信号后，我们就可以在D[15：0]总线上发送要写的数据了

而这些信号的控制是由FSMC来自动控制的，不需要我们手动去控制每个管脚，我们只要在程序里像操作内存一样操作就可以了
例如：
读数据：
Data = *(vu16 *) ADDR_SHIFT(0x0000);
写数据：
*(vu16 *)(Address) = Data;

二、M29W128GH NOR FLASH的相关操作
1、M29W128GH简介
M29W128GH一共有128个块，每个块有128K个字节（64K字）。其中最后一个块可以有VPP/WP管脚设定写保护，当VPP/WP为低电平时写保护。

2、操作命令表

（1）读ID命令
从命令表可以看出读ID命令，需要输出3个地址和数据序列。
其中输出3个序列后，再输出指定的地址就可以得到对应的数据：

具体如下：
void FSMC_NOR_ReadID(NOR_IDTypeDef* NOR_ID)
{
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00AA);  //输出地址0x0555,数据0x00AA
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x02AA), 0x0055);  //输出地址0x02AA,数据0x0055
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x0090);  //输出地址0x0555,数据0x0090
  NOR_ID->Manufacturer_Code = *(vu16 *) ADDR_SHIFT(0x0000);  //上面Table7中A3，A2，A1，A0 = 0x0000，即可读出数据0020h
  NOR_ID->Device_Code1 = *(vu16 *) ADDR_SHIFT(0x0001); //上面Table7中A3，A2，A1，A0 = 0x0001，即可读出数据227Eh
  NOR_ID->Device_Code2 = *(vu16 *) ADDR_SHIFT(0x000E); //上面Table7中A3，A2，A1，A0 = 0x000E，即可读出数据2221h
  NOR_ID->Device_Code3 = *(vu16 *) ADDR_SHIFT(0x000F); //上面Table7中A3，A2，A1，A0 = 0x000F，即可读出数据2201h
}

（2）复位/返回读模式命令
NOR_Status FSMC_NOR_ReturnToReadMode(void)
{
  NOR_WRITE(Bank1_NOR2_ADDR, 0x00F0);  //输出任意地址，数据0x00F0
  return (NOR_SUCCESS);
}

（3）擦除块命令（Block Erase）
NOR_Status FSMC_NOR_EraseBlock(u32 BlockAddr)
{
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00AA);  //输出地址0x0555,数据0x00AA
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x02AA), 0x0055);  //输出地址0x02AA,数据0x0055
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x0080);  //输出地址0x0555,数据0x0080
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00AA);  //输出地址0x0555,数据0x00AA
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x02AA), 0x0055);  //输出地址0x02AA,数据0x0055
  NOR_WRITE((Bank1_NOR2_ADDR + BlockAddr), 0x30);  //擦除指定的地址BlockAddr的内容
  return (FSMC_NOR_GetStatus(BlockErase_Timeout));
}

（4）写命令
NOR_Status FSMC_NOR_WriteHalfWord(u32 WriteAddr, u16 Data)
{
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00AA);  //输出地址0x0555,数据0x00AA
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x02AA), 0x0055);  //输出地址0x02AA,数据0x0055
  NOR_WRITE(ADDR_SHIFT(0x0555), 0x00A0);  //输出地址0x0555,数据0x00A0
  NOR_WRITE((Bank1_NOR2_ADDR + WriteAddr), Data);  //写16 bit数据到指定地址WriteAddr
  return (FSMC_NOR_GetStatus(Program_Timeout));
}

（5）读命令，不存在读命令了，直接读指定地址数据就可以了
*pBuffer++ = *(vu16 *)((Bank1_NOR2_ADDR + ReadAddr));

三、编程实现擦除并读写M29W128GH NOR FLASH的第二个块

/* main.c */

  /* 打开FSMC时钟 */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);
  /* 初始化FSMC Bank1 NOR/SRAM2 */
  FSMC_NOR_Init();

  /* 读M29W128GH ID */
  FSMC_NOR_ReadID(&NOR_ID);
  /* 复位/返回读模式 */
  FSMC_NOR_ReturnToReadMode();
  /* 擦除要写入的块 */
  FSMC_NOR_EraseBlock(WRITE_READ_ADDR);
  /* 填充要写入的数据到TxBuffer */
  Fill_Buffer(TxBuffer, BUFFER_SIZE, 0x3210);
  /* 写数据到NOR FLASH中 */
  FSMC_NOR_WriteBuffer(TxBuffer, WRITE_READ_ADDR, BUFFER_SIZE);
  /* 从NOR FLASH中读出数据 */
  FSMC_NOR_ReadBuffer(RxBuffer, WRITE_READ_ADDR, BUFFER_SIZE);
  /* 比较写入的数据和读出的数据看是否相等*/
  for (Index = 0x00; (Index < BUFFER_SIZE) && (WriteReadStatus == 0); Index++)
  {
if (RxBuffer[Index] != TxBuffer[Index])
{
   WriteReadStatus = Index + 1;
}
  }
  if (WriteReadStatus == 0)
  {
/*  如果相等，点亮LED1 */
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_6);
  }
  else
  {
/* 否则，点亮LED2 */
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_7);
  }