如何设置快速STM32 F4 FSMC来控制STM32F4Discovery板上的显示器？

Question

我正在将 ILI9341 显示控制器连接到 STM32F407vg 微控制器（STM32 探索板）。显示器通过16位并行数据总线连接到STM32。

为了实现高数据率，我使用了 STM32 的 FSMC。 FSMC 配置为静态 RAM 控制器。我不使用 chip select 或阅读。接口正常，可以向显示器发送数据，但是速度很慢。

我尝试用 for 循环写入 LCD，但也在内存到内存模式下使用 DMA。我尝试从闪存写入数据，也尝试从 RAM 写入数据。优化各种 DMA 设置。所有这些变化根本不影响速度。所以对我来说，某处似乎存在巨大的瓶颈。

下图是一次16位字传输的测量（只测量前8行）。如您所见，显示器的 WR 线仅以 558kHz 切换。

下图显示了参考手册中解释的 FSMC 时序。 NWE（写入启用）在我的测量中是 WR。 A16 是 D/C。

ADDSET和DATAST在HCLK（AHB时钟）周期。 AHB 时钟配置为 168MHz 的最大速度。 ADDSET 和 DATAST 设置为 0 和 1。所以我配置了 84MHz 的速度。我不希望达到 84MHz，因为 DMA 控制器速度较慢（见下文）。但我至少希望达到 DMA 速度。

使用 ST 的 HAL v1.6.0.0 库我将时钟设置为最大速度：

void SystemClock_Config(void)
{

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 16;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
  Error_Handler();
}

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                            |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
{
  Error_Handler();
}

HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);

HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

/* SysTick_IRQn interrupt configuration */
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}

我初始化FSMC：

void init_fsmc(void){
SRAM_HandleTypeDef sram_init_struct;
FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef fsmc_norsram_timing_struct = {0};

sram_init_struct.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE;
sram_init_struct.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;

fsmc_norsram_timing_struct.AddressSetupTime       = 0;
fsmc_norsram_timing_struct.AddressHoldTime        = 1; // n/a for SRAM mode A
fsmc_norsram_timing_struct.DataSetupTime          = 1;
fsmc_norsram_timing_struct.BusTurnAroundDuration  = 0; 
fsmc_norsram_timing_struct.CLKDivision            = 2; // n/a for SRAM mode A
fsmc_norsram_timing_struct.DataLatency            = 2; // n/a for SRAM mode A
fsmc_norsram_timing_struct.AccessMode             = FSMC_ACCESS_MODE_A;

sram_init_struct.Init.NSBank             = FSMC_NORSRAM_BANK4;
sram_init_struct.Init.DataAddressMux     = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;
sram_init_struct.Init.MemoryType         = FSMC_MEMORY_TYPE_SRAM;
sram_init_struct.Init.MemoryDataWidth    = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
sram_init_struct.Init.BurstAccessMode    = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;
sram_init_struct.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW;
sram_init_struct.Init.WrapMode           = FSMC_WRAP_MODE_DISABLE;
sram_init_struct.Init.WaitSignalActive   = FSMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;
sram_init_struct.Init.WriteOperation     = FSMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;
sram_init_struct.Init.WaitSignal         = FSMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;
sram_init_struct.Init.ExtendedMode       = FSMC_EXTENDED_MODE_DISABLE; // maybe enable?
sram_init_struct.Init.AsynchronousWait   = FSMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;
sram_init_struct.Init.WriteBurst         = FSMC_WRITE_BURST_DISABLE;

__HAL_RCC_FSMC_CLK_ENABLE();

HAL_SRAM_Init(&sram_init_struct, &fsmc_norsram_timing_struct, &fsmc_norsram_timing_struct);
}

我配置 DMA：

void init_dma(void){
  __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

  /*##-2- Select the DMA functional Parameters ###############################*/
  dma_handle.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;
  dma_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;
  dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;               /* Peripheral increment mode */
  dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_DISABLE;                  /* Memory increment mode */
  dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; /* Peripheral data alignment */
  dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;    /* memory data alignment */
  dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;                         /* Normal DMA mode */
  dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;              /* priority level */
  dma_handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;           /* FIFO mode disabled */
  dma_handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
  dma_handle.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE;              /* Memory burst */
  dma_handle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;           /* Peripheral burst */

  dma_handle.Instance = DMA2_Stream0;

  if(HAL_DMA_Init(&dma_handle) != HAL_OK)
  {
    // @todo proper error handling.
    return;
  }

  HAL_DMA_RegisterCallback(&dma_handle, HAL_DMA_XFER_CPLT_CB_ID, dma_transfer_complete);
  // @todo proper error handling
  HAL_DMA_RegisterCallback(&dma_handle, HAL_DMA_XFER_ERROR_CB_ID, dma_transfer_error);

  /*##-6- Configure NVIC for DMA transfer complete/error interrupts ##########*/
  /* Set Interrupt Group Priority */
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream0_IRQn, 1, 0);

  /* Enable the DMA STREAM global Interrupt */
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream0_IRQn);
}

这就是我开始交易的方式：

HAL_DMA_Start_IT(&dma_handle, (uint32_t)&data_buffer, (uint32_t)&LCD_RAM, pixelCount);

当我使用此 DMA 配置执行从 SRAM1 到 SRAM2 的 DMA 传输时，我实现了约 38MHz 的传输速度。这就是我对 FSMC 的期望速度。

是什么阻碍了 FSMC？

Answer 1

我找到了一段非常短的代码 here，它展示了如何仅使用 CMSIS 配置 FSMC。

用一行HAL代码来激活时钟，这段代码是这样的：

__HAL_RCC_FSMC_CLK_ENABLE();

int FSMC_Bank = 0;
FSMC_Bank1->BTCR[FSMC_Bank+1] = FSMC_BTR1_ADDSET_1 | FSMC_BTR1_DATAST_1;

// Bank1 NOR/SRAM control register configuration
FSMC_Bank1->BTCR[FSMC_Bank] = FSMC_BCR1_MWID_0 | FSMC_BCR1_WREN | FSMC_BCR1_MBKEN;

我试过这段代码，现在我达到了 ~27MHz 的速度。这在我的预期范围内。

现在我会继续使用这段代码，根本原因分析是以后的事情。

顺便说一句，如果你在 STM32F4 探索板上使用 FSMC，请拆焊电阻 R50，因为它连接到 FSMC 的 NWE 引脚，而用这个 0 欧姆电阻连接到 STM32 的电路有一个 pull-up，它会扭曲传输。

Answer 2

也许你应该使用 HSE 而不是 HSI :

  /* Enable HSE Oscillator and activate PLL with HSE as source */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8; // 8MHz crystal frequency
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336; // 2*168, 168MHz PLL_Freq
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
  HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

此致

Answer 3

"sram_init_struct.Init.NSBank             = FSMC_NORSRAM_BANK4"

银行号码可能有误，您可以尝试用FSMC_NORSRAM_BANK1替换FSMC_NORSRAM_BANK4。

如何设置快速STM32 F4 FSMC来控制STM32F4Discovery板上的显示器？

How to setup fast STM32 F4 FSMC to control a display on the STM32F4Discovery board?

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