STM32硬件基础

【海东青电子原创文章，转载请注明出处：https://www.jianshu.com/p/62d1ef042d0c】TouchGFX是一套图形中间件代码，属于嵌入式软件范畴，它不可避免的要跟STM32的硬件资源发生联系，在使用STM32CUBEMX配置TouchGFX时，要配置FMC（FSMC）、显示接口（DSI或LTDC等）、QSPI等，就是这个原因。归纳起来，TouchGFX主要用到的MCU的资源有：1）内存（RAM）：为了处理图像，需要RAM来作为图像的缓存（buffer）。这个RAM，可以是MCU片内的，也可以是片外扩展的。LCD的显示像素一般都比较多，需要的RAM也比较大，所以TouchGFX应用基本上都需要MCU扩展RAM，而MCU与RAM最方便的连接方式就是通过FMC（或FSMC）接口。2）显示接口（DSI或LTDC等）。3）代码和静态图形存储区。实际应用中，可能要用到不止一个背景图形，这些图形资源被编译到代码中，存储在flash里。如果MCU的片内flash不够用，就需要外扩flash，常用的接口是QSPI。了解了上述几个接口，再使用CUBEMX配置TouchGFX时，就容易的多了。我们先从配置FMC接口开始，并且从F103具有的FSMC开始，因为它更简单一些。FSMC，Flexible Static Memory Controller，灵活的静态存储控制器，是MCU里的一个硬件结构，它的作用主要是简化了连接外设的接口。如果使用过IIC总线，就会知道，大致有2种使用IIC的方式：一种是用2根IO口线模拟IIC的时序、用户自己写相关的代码。另一种方法是，利用MCU提供的IIC总线控制器，先配置好IIC有关的一些控制寄存器（可以使用CUBEMX），然后通过HAL函数（或中断）直接读写IIC数据即可。后者是“流程化”的，是IIC操作的标准流程，使用起来更方便，也更稳定。FSMC于此类似，它包含了连接外设（静态RAM，NOR，NAND）所必须的接口信号：1）片选信号CS；2）数据总线D0-D15（16bit，也支持8-bit）；3）地址总线（可以跟数据总线复用，接LCD显示屏时，经常用来配置LCD的指令信号，见下面例子）；4）读信号；5）写信号。本例中，我们将实现STM32F103通过FSMC接口对 ILI9325 (ILI9320) 显示屏的驱动，接口示意图如下：

图一对于 ILI9325 ，还需要一个reset复位信号，将MCU的一个GPIO配置成输出模式，并与 LCD 连接即可。先来看看STM32F103的FSMC的结构（从103的用户手册中截图）：

图二为了简化，我们只关心 NOR/SRAM 部分：

图三其中，做了标记的信号线是实例中要用到的。下面结合一个具体的例子来说明这些信号线的用法。本例是一个STM32F103通过FSMC连接了一个 ILI9325 LCD。在STM32F103板子上，MCU与LCD接口电路如图：

图四MCU电路：

图五16根数据线D0-D15不多说了，这里重点说一下几个控制信号：

图六上表说明了读、写、片选信号是如何对应MCU的管脚编号的（是pin脚的复用功能，通过CUBEMX配置FSMC时，这些pin的复用功能被自动配置好了）。RS控制信号需要单独解释一下：RS用来告诉 ILI9325 控制器，当前收到MCU送来的数据是“命令”、还是“数据”（详见 ILI9325 数据手册），MCU与RS信号连接有2种方式：一种是通过一个MCU的GPIO与RS相连，每次MCU向 ILI9325 发送数据之前，都根据是发送命令、还是数据，对应地设置GPIO为0或1；另一种方法是将MCU的一个地址线（本例中是A16）与RS相连，并且在代码中使用与该地址线（A16）对应的“地址”来访问 ILI9325 即可（下面的代码会详述如何实现）。A16对应的pin如下：

图七下面开始使用CUBEMX配置STM32F103的FSMC：

图八使用外部晶振：

图九FSMC的配置：

图十FSMC的NOR（这里用来驱动LCD）区块部分，内部又分成了4个“子区块”：

图十一这里要注意FSMC占用的地址，这是一个32位的地址，连接不同的外设，FSMC对应地使用不同的地址，比如连接NOR的话，MCU内部地址是从0x6000 0000 开始的，如果连接的是NAND，则地址是0x7000 0000 。而NOR的内部又分成了4个部分，起始地址由32位地址的bit[27:26]决定，用二进制表示为：Bank1：0110-0000 0000-0000 0000-0000 0000-0000 ，即 60 00 00 00；Bank1：0110-0100 0000-0000 0000-0000 0000-0000 ，即 64 00 00 00；Bank2：0110-1000 0000-0000 0000-0000 0000-0000 ，即 68 00 00 00；Bank3：0110-1100 0000-0000 0000-0000 0000-0000 ，即 6c 00 00 00；本例中使用的是Bank1，则地址范围为0x6000 0000-0x63ff ffff (共64M个byte地址)。对应的，访问这个地址空间时，FSMC自动输出NE1片选信号（即，PD7输出0，见图六）。再来看一个特殊地址：0x6002 0000，二进制为 0110-0000 0000-0010 0000-0000 0000-0000，注意，这里的bit[17]特意设置为1 。FSMC的地址，是“字节地址”，从低到高的地址依次为：0x6000 0000，0x6000 0001，0x6000 0002，......，共有64M个地址。但是，当把FSMC配置为16-bit“地址模式”时（由FSMC控制寄存器 FSMC_BCR1 的 MWID 位来配置），显然就应该只有32M个地址了。此时，FSMC做了一个特殊处理：“丢弃”地址的bit-0，从bit-1开始对地址计数（相当于只计算偶数地址，总共有32M个地址），FSMC在实际输出地址时，将地址的值右移一位（相当于除以2，变成了偶数地址），输出到实际的地址线上。F103的文档上是这么写的：

图十二以地址：0x6002 0000为例，FSMC为16-bit模式时，地址bit[17]的1右移一位后输出到地址线，即A16对应的pin（PD11，见图七）将输出1，也就是RS信号线将为1 。罗嗦了这么多，实际上就是想说明一件事：对 ILI9325 写数据时，使用地址 0x6002 0000 来访问；对 ILI9325 写命令时，使用地址 0x6000 0000 来访问！最后配置LCD的复位管脚：

图十三在CUBEMX中生成KEIL的代码，在main.c中添加针对 ILI9325 读写的函数：main.c#define LCD_Data_Addr ((uint32_t)0x60020000)     //写数据地址#define LCD_Reg_Addr    ((uint32_t)0x60000000)  //写命令地址//写索引（命令）寄存器void LCD_WriteIndex(unsigned int index){*(volatile uint16_t *)(LCD_Reg_Addr) = index;}//读寄存器uint16_t LCD_ReadReg(uint16_t reg){uint16_t ret;LCD_WriteIndex(reg);ret = *(volatile uint16_t *)(LCD_Data_Addr);return ret;}程序初始化之后，复位LCD，然后读取 ILI9325 的版本，如果能正确读出数据 “9325”，即表明FSMC配置正确：//复位LCDHAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);//读tmp = LCD_ReadReg(0x0000);    //0000为编码，详见 ILI9325手册//tmp should be 0x9325 now!!!if(tmp == 0x9325){//led1 onHAL_GPIO_WritePin(GPIOB , GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);} else{//led2 onHAL_GPIO_WritePin(GPIOB , GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);}printf("ret=0x%x\n", tmp);//通过TM_SendChar() 在KEIL中观察变量数值，详见《STM32的ITM跟踪调试功能介绍及实现（一）KEIL篇》和《STM32的ITM跟踪调试功能介绍及实现（四）printf() 篇》。......运行结果：

图十四本例只是为了说明如何配置FSMC，所以只实现了对 ILI9325 的读出数据。增加对 ILI9325 的初始化代码后，就可以容易地实现 ILI9325 显示图像。有了FSMC配置的基础知识，将方便我们进一步理解 STM32F746G-DISCO 板子上使用FMC访问外部DRAM的配置过程，这个内容将在下一节中介绍 --STM32硬件基础--FMC读写片外SDRAM。