2018年10月06日 | STM32之FSMC用法详解

LCD有如下控制线：
CS：Chip Select 片选，低电平有效
RS：Register Select 寄存器选择
WR：Write 写信号，低电平有效
RD：Read 读信号，低电平有效
RESET：重启信号，低电平有效
DB0-DB15：数据线

假如这些线，全部用普通IO口控制。根据LCD控制芯片手册（大部分控制芯片时序差不多）：
如果情况如下：
DB0-DB15的IO全部为1（表示数据0xff），也可以为其他任意值，这里以0xff为例。
CS为0（表示选上芯片，CS拉低时，芯片对传入的数据才会有效）
（：RS = 0时，表示读写寄存器；RS = 1表示读写数据RAM。）
WR为0，RD为1（表示是写动作），反过来就是读动作。
RESET一直为高，如果RESET为低，会导致芯片重启。
这种情况，会导致一个值0xff被传入芯片，被LCD控制芯片当作写寄存器值去解析。LCD控制芯片收到DB0-15上的值之后，根据其他控制线的情况，它得出结论，这个0xff是用来设置寄存器的。一般情况下，LCD控制芯片会把传入的寄存器值的高8位当做寄存器地址（因为芯片内部肯定不止一个寄存器），低8位当做真正的要赋给对应寄存器值。这样，就完成了一个写LCD控制芯片内部寄存器的时序。

如果上述情况不变，只将RS置低，那么得到的情况如下：LCD控制芯片会把DB0-15上的数据当做单纯的数据值来处理。那么假如LCD处在画图状态，这个传入的值0xff，就会被显示到对应的点上，0xffff就表示白色，那么对应的点就是白色。在这个数据值传递过来之前，程序肯定会通过设置寄存器值，告诉LCD控制芯片要写的点的位置在哪里。

如果上述两种情况都不变，分别把WR和RD的信号反过来（WR=1，RD=0），那么写信号就会被变成读信号。读信号下，主控芯片需要去读DB0-15的值，而LCD控制芯片就会去设置DB0-15的值，从而完成读数据的时序。

读寄存器的时序麻烦一点。第一步，先要将WR和RD都置低，主控芯片通过DB0-15传入寄存器地址。第二步就和前面读数据一样，将WR置高，RD置低，读出DB0-15的值即可。在这整个的过程中，RS一直为低。

好了，上面就是IO直接控制LCD的方法。假如放到STM32里面，用IO直接控制显得效率很低。STM32有FSMC（其实其他芯片基本都有类似的总线功能），FSMC的好处就是你一旦设置好之后，WR、RD、DB0-DB15这些控制线和数据线，都是FSMC自动控制的。打个比方，当你在程序中写到：
*(volatile unsigned short int *)(0x60000000)=val;
那么FSMC就会自动执行一个写的操作，其对应的主控芯片的WE、RD这些脚，就会呈现出写的时序出来（即WE=0,RD=1），数据val的值也会通过DB0-15自动呈现出来(即FSMC-D0:FSMC-D15=val)。地址0x60000000会被呈现在数据线上（即A0-A25=0，地址线的对应最麻烦，要根据具体情况来，好好看看FSMC手册）。
那么在硬件上面，我们需要做的，仅仅是MCU和LCD控制芯片的连接关系：
WE-WR，均为低电平有效
RD-RD，均为低电平有效
FSMC-D0-15接LCD DB0-15
连接好之后，读写时序都会被FSMC自动完成。但是还有一个很关键的问题，就是RS没有接，CS没有接。因为在FSMC里面，根本就没有对应RS和CS的脚。怎么办呢？这个时候，有一个好方法，就是用某一根地址线来接RS。比如我们选择了A16这根地址线来接，那么当我们要写寄存器的时候，我们需要RS，也就是A16置高。软件中怎么做呢？也就是将FSMC要写的地址改成0x60020000，如下：
*(volatile unsigned short int *)(0x60020000)=val;
这个时候，A16在执行其他FSMC的同时会被拉高，因为A0-A18要呈现出地址0x60020000。0x60020000里面的Bit17=1，就会导致A16为1。
当要读数据时，地址由0x60020000改为了0x60000000，这个时候A16就为0了。

那么有朋友就会有疑问，第一，为什么地址是0x6xxxxxxx而不是0x0xxxxxxx；第二，CS怎么接；第三，为什么Bit17对应A16？
先来看前两个问题，大家找到STM32的FSMC手册，在FSMC手册里面，我们很容易找到，FSMC将0x60000000-0x6fffffff的地址用作NOR/PRAM（共256M地址范围）。而这个存储块，又被分成了四部分，每部分64M地址范围。当对其中某个存储块进行读写时，对应的NEx就会置低。这里，就解决了我们两个问题，第一，LCD的操作时序，和NOR/PRAM是一样的（为什么一样自己找找NOR/PRAM的时序看看），所以我们选择0x6xxxxxxx这个地址范围（选择这个地址范围，操作这个地址时，FSMC就会呈现出NOR/PRAM的时序）。第二，我们可以将NEx连接到LCD的CS，只要我们操作的地址是第一个存储块内即可（即0-0x3ffffff地址范围）。

第三个问题再来看一看FSMC手册关于存储器字宽的描述，我们发现，当外部存储器是16位时，硬件管脚A0-A24表示的是地址线A1-A25的值，所以我们要位移一下，Bit17的值，实际会被反应到A16这根IO来。关于数据宽度及位移的问题，初学的朋友可能会比较疑惑，当你接触了多NOR/PRAM这样的器件后，你会发现，很多芯片的总线，都是这样设计的，为的是节省地址线。

PS:看到这里还是不明白，于是查了下手册，有这么一个图，大意是若外部设备的地址宽度是8位的,则HADDR[25:0]与STM32的CPU引脚FSMC_A[25:0]一一对应，最大可以访问64M字节的空间。若外部设备的地址宽度是16位的，则是HADDR[25:1]与STM32的CPU引脚FSMC_A[24:0]一一对应。

就是上图这个意思，这里的HADDR是需要转换到外部设备的内部AHB地址线，每个地址对应一个字节单元。所以我的理解是：上面出现的地址0x60020000，是工作于CPU内部的地址，体现在HADDR上面是17脚，但是转换到硬件引脚上就是FSMC_A16脚了（因为从上图看来，地址正好是差1，虽然HADDR的地址0并没有，但是可以虚构一下，就当它有了，呵呵），与液晶屏的RS脚相连。

                                                  ——纯粹个人瞎理解，老是感觉再看的时候跟新的一样，还是用自己的话记录一下吧

那么上面就完全解决了LCD驱动如何接FSMC的问题，如果读者没懂，建议将上述文字抄上一遍，FSMC手册对应NOR/PRAM的章节抄一遍。还没懂，就继续抄一遍，抄到懂为止。
虽然上述只是针对LCD讲解了FSMC，但是其实对NOR和外部RAM的操作也是类似的，只不过多了些地址线来寻址而已。