2019年08月26日 | 【STM32H7教程】第25章 STM32H7的TCM，SRAM等五块内存基础知识

25.1 初学者重要提示

  TCM : Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存 。ITCM用于指令，DTCM用于数据，特点是跟内核速度一样，而片上RAM的速度基本都达不到这个速度。

  特别注意本章25.5小节里面各块RAM的DMA操作问题。

25.2 各块RAM在总线中的位置

这个知识点在前面章节做过介绍，本章再次梳理下这个知识点。

这个图可以方便识别总线所外挂的外设，共分为三个域：D1 Domain，D2 Domain和D3 Domain。

1、  ITCM和DTCM

这两个是直连CPU的。

2、  D1 Domain

D1域中的各个外设是挂在64位AXI总线组成6*7的矩阵上。

  6个从接口端ASIB1到ASIB6

外接的主控是LTDC，DMA2D，MDMA，SDMMC1，AXIM和D2-to-D1 AHB 总线。

  7个主接口端AMIB1到AMIB7

外接的从设备是AHB3总线，Flash A，Flash B，FMC总线，QSPI和AXI SRAM。另外AHB3也是由AXI总线分支出来的，然后再由AHB3分支出APB3总线。

3、  D2 Domain

D2域的各个外设是挂在32位AHB总线组成10*9的矩阵上。

  10个从接口

外接的主控是D1-to-D2 AHB 总线，AHBP总线，DMA1，DMA2，Ethernet MAC，SDMMC2，USB HS1和USB HS2。

  9个主接口

外接的从设备是SRAM1，SRMA2，SRAM3，AHB1，AHB2，APB1，APB2，D2-to-D1 AHB总线和D2-to-D3 AHB总线。

4、  D3 Domain

D3域的各个外设是挂在32位AHB总线组成3*2的矩阵上。

 3个从接口

外接的主控D1-to-D3 AHB总线，D2-to-D3 AHB总线和BDMA。

 2个主接口

外接的从设备是AHB4，SRAM4和Bckp SRAM。另外AHB4也是这个总线矩阵分支出来的，然后再由AHB4分支出APB4总线

25.3 各块RAM特性

各块RAM的特性对比如下，特别注意他们支持的最大速度和容量大小。

  TCM区

TCM : Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存 。ITCM用于运行指令，也就是程序代码，DTCM用于数据存取，特点是跟内核速度一样，而片上RAM的速度基本都达不到这个速度，所以有降频处理。

速度：400MHz。

DTCM地址：0x2000 0000，大小128KB。

ITCM地址：0x0000 0000，大小64KB。

  AXI SRAM区

位于D1域，数据带宽是64bit，挂在AXI总线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问，其它都可以访问此RAM区。

速度：200MHz。

地址：0x2400 0000，大小512KB。

用途：用途不限，可以用于用户应用数据存储或者LCD显存。

  SRAM1，SRAM2和SRAM3区

位于D2域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问这三块SRAM，其它都可以访问这几个RAM区。

速度：200MHz。

SRAM1：地址0x3000 0000，大小128KB，用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以当D1域断电后用于运行程序代码。

SRAM2：地址0x3002 0000，大小128KB，用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以用于用户数据存取。

SRAM3：地址0x3004 0000，大小32KB，用途不限，主要用于以太网和USB的缓冲。

  SRAM4区

位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访这块SRAM区。

速度：200MHz。

地址：0x3800 0000，大小64KB。

用途：用途不限，可以用于D3域中的DMA缓冲，也可以当D1和D2域进入DStandby待机方式后，继续保存用户数据。

  Backup SRAM区

备份RAM区，位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访问这块SRAM区。

速度：200MHz。

地址：0x3880 0000，大小4KB。

用途：用途不限，主要用于系统进入低功耗模式后，继续保存数据（Vbat引脚外接电池）。

25.4 各块RAM的时钟问题

正常情况下，系统上电后，CPU要访问的外设是需要使能对应的时钟位，但是下面这几个，CPU上电即可访问，而且芯片没有对应的寄存器使能位。

也就是说AXI SRAM，SRAM4，ITCM和DTCM可以在上电后直接使用。而SRAM1，SRAM2，SRAM3是需要使能的，但是实际测试发现，不使能也可以正常使用。不过，建议用到时候开启下时钟，防止意想不到的问题发生。

对于V7板子配套的例子，在bsp.c文件的函数SystemClock_Config末尾做了个条件编译，大家可以根据需要来开启这三个时钟：

#if 0

__HAL_RCC_D2SRAM1_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_D2SRAM2_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_D2SRAM3_CLK_ENABLE();

#endif

25.5 各块RAM的DMA问题

了解这个问题之前，要先看下面的Bus Master总线主控端和Bus Slave设备端的控制互联：

  加粗字体是64位总线（ITCM，DTCM，Flash A，Flash，AXI SRAM，FMC等），普通字体是32位总线。

  访问通路（每个小方块里面的字符）

    任何有数字的表示有访问通路。

    短横杠“-”表示不可访问。

    有灰色阴影的表示有实用价值的访问通路。

  表格中具体数值所代表的含义

    D=direct,

    1=via AXI bus matrix,

    2=via AHB bus matrix in D2,

    3=via AHB bus matrix in D3,

    4=via AHB/APB bridge in D1,

    5=via AHB/APB bridge in D2,

    6=via AHB/APB bridge in D3,

    7=via AHBS bus of Cortex-M7,

    多个数值组合 = 互连路径以数字的顺序经过多个矩阵或/和桥。

  总线访问类型

普通字体表示32位总线。

斜体表示32位总线主机端/ 64位总线从机端。

粗体表示64位总线。

通过这个总线互联图，要了解到下面三个重要知识点：

  DTCM和ITCM不支持DMA1，DMA2和BDMA，仅支持MDMA。

  AXI SRAM，SRAM1，SRAM2，SRAM3不支持BDMA，支持MDMA，DMA1和DMA2。

  SRAM4支持所有DMA，即MDMA，DMA1，DMA2和BDMA。

25.6 实际工程推荐的RAM分配方案

鉴于DTCM是400MHz的，而其它的RAM都是200MHz，推荐工程的主RAM空间采用TCM，而其它需要大RAM或者DMA的场合，使用剩余RAM空间。

本教程配套的例子基本都是采用的这个方案，让TCM的性能得到最大发挥。

25.7 总结

本章节就为大家讲解这么多，通过本章节主要是为后面三个章节的学习做铺垫。