STM32控制器芯片內部有一定大小的SRAM及FLASH作為內存和程序存儲空間，但當程序較大，內存和程序空間不足時，就需要在 STM32芯片的外部擴展存儲器了。
擴展內存時一般使用SRAM和SDRAM存儲器，但STM32F407系列的芯片不支持擴展 SDRAM（STM32F429系列支持），它僅支持使用FSMC外設擴展 SRAM，我們以SRAM為例講解如何為STM32擴展內存。
給STM32芯片擴展內存與給PC擴展內存的原理是一樣的，只是PC上一般以內存條的形式擴展，內存條實質是由多個內存顆粒（即SRAM芯片）組成的通用標準模塊，而STM32直接與SRAM 芯片連接。
大家都知道，當電腦運行比較卡的時候，我們可以通過給電腦加裝內存條來改善電腦的性能。那么號稱微型計算機的單片機能不能像電腦一樣加裝內存條呢？裝內存條倒是不行，但是我們可以給單片機外加和內存條效果一樣的SRAM來提升單片機的性能。下面以STM32F407ZGT6單片機來講解一下來擴展外部SRAM。
原理：給STM32芯片擴展內存與給PC擴展內存的原理是一樣的，只是PC上一般以內存條的形式擴展，內存條實質是由多個內存顆粒（即SRAM芯片）組成的通用標準模塊，而STM32直接與SRAM芯片連接。
SRAM，型號IS62WV51216，管腳圖如下：
IS62WV51216的管腳總的來說大致分為：電源線、地線、地址線、數據線、片選線、寫使能端、讀使能端和數據掩碼信號線。
什么是數據掩碼信號呢UB#和LB#？
用UB#或LB#線控制數據寬度，例如，當要訪問寬度為16位的數據時，使用行地址線指出地址，然后把UB#和LB#線都設置為低電平，那么 I/O0-I/O15線都有效，它們一起輸出該地址的16位數據（或者接收16位數據到該地址）；當要訪問寬度為 8位的數據時，使用行地址線指出地址，然后把UB#或LB#其中一個設置為低電平，I/O會對應輸出該地址的高8位和低8位數據，因此它們被稱為數據掩碼信號。如果不太明白接著往下看。
因為IS62WV51216是有LB和UB引腳的，可以控制字節的有效性，所以編程操作的時候我們是可以進行任意字節位寬的數據操作的。如果換作其他不支持字節通道訪問的芯片的話，那就需要對齊芯片的數據位寬進行數據操作了。在網上查資料時看到有人問“在操作不同的數據位寬時，FSMC_NBL1，FSMC_NBL0是受什么控制輸出高低電平給UB，LB的？”，這個應該是屬于硬件自動實現的，是FSMC的硬件機制。
從這個圖中我們可以看出IS62WV51216有19根地址線和16根數據線，從這些數據中我們可以分析出IS62WV51216的存儲大小為1M，那么這個1M是怎么分析出來的呢？我們得來說說IS62WV51216的存儲原理。首先，我們來談一談一般的RAM的存儲原理。
“CPU編址以字節(8bit)為單位。存儲器編址：以其位寬為單位，也就是說每個存儲器地址下的數據位數為位寬。芯片有19根數據線，那么它的芯片的可尋址空間大小就是
”2^19=254288=512K，又因為它的數據位寬位16（16根數據線），所以這個芯片的容量位512KB*16bit=8192Kbit=1024KByte=1MByte。
RAM是“Random Access Memory”的縮寫，被譯為隨機存儲器。所謂隨機存取，指的是當存儲器中的消息被讀取或寫入時，所需要的時間與這段信息所在的位置無關。根據 RAM的存儲機制，又分為動態隨機存儲器 DRAM(Dynamic RAM)以及靜態隨機存儲器 SRAM（Static RAM）兩種。不管是DRAM還是SRAM他們都是在RAM前面加了一個頭而已。
靜態隨機存儲器SRAM（Static RAM）顧名思義電路結構不需要定時刷新充電，就能保持狀態（當然，如果斷電了，數據還是會丟失的），因為不需要定時刷心充電，所以SRAM的存儲單元以鎖存器來存儲數據，這種存儲器被稱為“靜態（Static）”RAM。
而動態隨機存儲器DRAM（Dynamic RAM）顧名思義電路結構是需要定時刷新充電，因為需要定時刷心充電所以DRAM的存儲單元以電容的電荷來表示數據，這種存儲器被稱為“動態（Dynamic）”RAM。
 SRAM的存儲單元 |  DRAM的存儲單元 |
從他們的存儲單元的結構圖我們就知道DRAM的結構比SRAM的結構簡單的多，所以所以生產相同容量的存儲器，DRAM 的成本要更低，且集成度更高。而DRAM中的電容結構則決定了它的存取速度不如SRAM。這種結論是不需要死記硬背的，看結構圖就知道了。
但是我們可能還聽說過SDRAM，我們把它叫做同步動態隨機存儲器SDRAM（Synchronous DRAM），同步顧名思義就是利用時鐘進行同步的通訊時序，它在時鐘的上升沿表示有效數據。
SRAM的存儲模型我們可以用矩陣來說明：
SRAM內部包含的存儲陣列，可以把它理解成一張表格，數據就填在這張表格上。和表格查找一樣，指定一個行地址和列地址，就可以精確地找到目標單元格，這是SRAM芯片尋址的基本原理。這樣的每個單元格被稱為存儲單元，而這樣的表則被稱為存儲矩陣。地址譯碼器把N根地址線轉換成2的N次方根信號線，每根信號線對應一行或一列存儲單元，通過地址線找到具體的存儲單元，實現尋址。如果存儲陣列比較大，地址線會分成行和列地址，或者行、列分時復用同一地址總線，訪問數據尋址時先用地址線傳輸行地址再傳輸列地址。
但是呢？你會發現，這個原理好像不太適用于IS62WV51216，為什么呢？
其實不然，因為我們使用的SRAM比較小(IS62WV51216容量是1MB)，IS62WV51216沒有列地址線。它只有19根行地址線，那么，我們就可以這么來解釋：IS62WV51216有16根數據線，也就是說它的數據寬度為16位，一個行地址也就對應16位，即一個行地址對應 2字節空間。好，那現在來計算一下IS62WV51216有多少個行地址。2的19次方等于512K，在512K的基礎之上在乘我們之前計算的2字節，不正好是1024K，也就是1M嗎？1M后面的單位是B，即Byte，而不是Bit哦。這樣的話你就會發現IS62WV51216這個名字中本身就包含了大量的信息：IS62WV51216共有512K個行地址，數據寬度為16位，再加以計算就可以得到它的存儲大小為1M啦，有趣吧！另外，該芯片支持兩種不同的高速訪問時間，分別為45ns和55ns，該時間表示進行一次數據讀寫的最短時間要求，本文選擇55ns的模式。
異步通訊，無須時鐘，無須刷新，與STM32F407單片機通過FSMC接口相連。
 數據手冊上的SRAM 的讀時序 |  翻譯過來的SRAM 的讀時序 |
 數據手冊上的SRAM 的寫時序 |  翻譯過來的SRAM 的寫時序 |
讀寫時序的流程很類似，下面我們統一解說：
(1) 主機使用地址信號線發出要訪問的存儲器目標地址；
(2) 控制片選信號 CS1#及 CS2#使能存儲器芯片；
(3) 若是要進行讀操作，則控制讀使能信號OE#表示要讀數據，若進行寫操作則控制寫使能信號 WE#表示要寫數據；
(4) 使用掩碼信號LB#與UB#指示要訪問目標地址的高、低字節部分；
(5) 若是讀取過程，存儲器會通過數據線向主機輸出目標數據，若是寫入過程，主要使用數據線向存儲器傳輸目標數據。
在讀寫時序中，有幾個比較重要的時間參數，在使用 STM32 控制的時候需要參考。
FSMC的本質就是內核想要訪問存儲器，但是內核不能生成硬件時序，FSMC外設就幫忙做了這個硬件時序這個事情。有了這個外設我們操作外部SRAM就不需要自己在那里寫讀寫時序了，FSMC就幫我們解決了。怎么解決的？它有各種寄存器結構體啊，直接按照要求配置就可以了。
STM32F407或STM32F417系列芯片都帶有FSMC接口，FSMC，即靈活的靜態存儲控制器，能夠與同步或異步存儲器和16位PC存儲器卡連接，STM32F4的FSMC 接口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和 PSRAM 等存儲器。**注意：FSMC不能驅動如SDRAM 這種動態的存儲器，而在STM32F429系列的控制器中，它具有FMC外設，支持控制 SDRAM 存儲器**。其他我們不用管，從上面我們可以總結的是，STM32雇傭FSMC這個管家來管理我們的IS62WV51216。來來來，我們來看看FSMC的廬山真面目：
FSMC 的框圖如圖所示：
蒙了吧！又是這么多信號線，不要怕，我們還是來總結歸納下。我們FSMC控制SRAM為例來說明：通過查看STM32F407xx參考手冊。
上圖打碼的地方是PSRAM偽靜態隨機存儲器的引腳，不需要理會，只需要看SRAM的部分即可。
你會發現居然和SRAM中的線居然高度統一（那是當然喏，我們就是講的FSMC嘛！）
1、FSMC_NBL[1]、FSMC_NBL[0]分別對應于LBn、UBn，有什么用呢？提供數據掩碼信號。貝體是怎么回事昵？還記得前面提到的行地址線嗎？
一根行地址線對應16位的數據，我們可以把16位的數據分為高字節和低字節。當要訪問寬度為16位的數據時，使用行地址線指出地址，然后把UBn(n表示低電平有效)和LBn線都設置為低電平(FSMC_NBL0和 FSMC_NBL為低電平)，那么I/O0-I/O15線(FSMC_D0到 FSMC_D15)都有效，它們一起輸出該地址的16位數據(或者接收16位數據到該地址)；當要訪問寬度為8位的數據時，使用行地址線指出地址，然后把UBn(FSMC_NBL0)設置為低電平，I/O0-I/O15(FSMC_D8到 FSMC_D15)會對應輸出該地址的高8位，l/O0-I/O7的信號無效(或者把LBn(FSMC_NBL1)設置為低電平，I/O0-/O7(FSMC_D0到SMCD7)會對應輸出該地址的低8位，I/O8-/I/O15的信號無效。這樣是不是有部分信號沒有用呢？好像被掩蓋了。因此它們被稱為數據掩碼信號。
要注意的是FSMC_NBL[1]、FSMC_NBL[0]分別對應于LBn、UBn，這兩個引腳的電平不是我們用程序控制的，如果用程序控制就太麻煩了，這兩個引腳應該是FSMC的內部硬件機制完成的，不需要我們人為操作。
2、FSMC_NE[1：4]是個很有趣的東西，它決定了FSMC可以控制多個存儲器。這里就要提及FSMC的地址映射啦！
首先，有一點我們必須明白，對于32位的STM32單片機來說，它能夠管理的地址大小為4GB，而STM32將4GB的地址空間中的0X60000到0X9FFFF共1GB的空間分給外部內存，所以這1GB的空間就成了我們的小天地，供我們自由玩耍。
然后強勢的FSMC就接管了這1GB的空間，FSMC將圖中的1GB大小的外部RAM存儲區域分成了4個Bank區域，每個Bank對應于STM32內部尋址空間的不同地址范圍。
那么為什么要分為不同的Bank區域呢？
因為不同的Bank可以來管理不同的外部存儲設備，比如NOR_Flash及SRAM存儲器只能使用Bank1的地址，NAND_Flash存儲器只能使用Bank2和Bank3的地址等。
細心的你肯定還會發現，每個Bank中居然還有4x64MB這種文宇，這是什么意思呢？
Bank內部的256MB空間又被分成4個小塊，每塊64M，各自有相應的控制引腳用于連接片選信號。FSMC_NE[4:1]信號線就分別對應圖中的 FSMC bank1 NOR/PSRAM4到FSMC bank1 NOR/PSRAM1。當STM32訪問0×6800000—0x6BFFF址空間時，會訪問到Bank1的第3小塊區域：FSMC bank1 NOR/PSRAM3，相應的FSMC_NE3信號線會輸出控制信號(即片選信號)，如果這個時候FSMC_NE3處剛好接上IS62WV51216的CS端，那么IS62WV51216就可以任由我們擺布啦。因此，對于你使IS62WV51216來說，一定要注意你的CS端是接的FSMC的哪個FSMC_NE端，這決定你在程序訪問哪個地址范圍。
STM32F4 的 FSMC 存儲塊 1（Bank1）被分為 4 個區，每個區管理64M 字節空間，每個區都有獨立的寄存器對所連接的存儲器進行配置。Bank1 的 256M 字節空間由28根地址線(HADDR[27:0])尋址。
“為什么是28根地址線？因為2^28=268435456B=262144KB=256MB，正好管理這Bank1的256M 字節空間。
”
當Bank1接的是16位寬度存儲器的時候：HADDR[25:1]→FSMC_A[24:0]。當Bank1接的是8位寬度存儲器的時候：HADDR[25:0]→ FSMC_A[25:0]。不論外部接8位/16位寬設備，FSMC_A0永遠接在外部設備地址A[0]。
這里感覺很不好理解，簡單地分析如下：
“對于16位SRAM，FSMC地址線要向右移一位（非常重要）。
”
以0x6800 0000這個地址為例，它分解成二進制是0110 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，由于一個BANK是64M的地址空間，而2^25=64M，故0x6800 0000的位[25:0]是FSMC向外部SRAM傳遞的真實地址，對于0x6800 0000，FSMC向外部SRAM發的地址是位[25:0],即00 0000 0000 0000 0000 0000 0000，這很好理解。
同理，對于0x6800 0002，FSMC向外部SRAM發送的地址是00 00000000 0000 0000 0000 0010。若FSMC不自動右移一位，這個地址明顯發錯了，因為期望讀取的SRAM地址為0x0000 0001中的數據。
為了解決這一問題，當在初始化FSMC時，若選擇外部SRAM為16位，則FSMC在向外部SRAM發地址時，會自動右移一位，例如剛才的0x6800 0002，FSMC在向外部發SRAM地址時，00 0000 0000 0000 0000 0000 0010會自動右移一位，變成00 0000 00000000 0000 0000 0001，即0x0000 0001，該地址正好是期望的外部SRAM地址。接著，外部SRAM從地址為0x0000 0001中取出16位數據傳送給FSMC，由FSMC將這個16位數據保存在以映射地址0x6800 0002起始的兩個8位存儲單元中。
地址映射如下：
這樣的話，當16位數據寬度時，地址的問題解決了，還有一個問題，是往高字節寫入還是低字節寫入呢？
這也就是NBL0和NBL1的作用了，如果你要進行字節操作 ：如stm32發送地址0x0001讀取一個字節。右移一位對應的是sram地址0x0000處的16位數據， FSMC會根據A0（最后一根地址線）來控制NBL0和NBL1。當A0 = 1時，讀取高字節數據（僅NBL1有效）；A0 = 0時，讀取低字節數據僅NBL0有效），當進行16位讀寫時，NBL0和NBL1都有效。
經過了上面的分析，再來重新觀察數據的寫入過程：
當地址為0x6800 ?0000，會訪問到SRAM的第0個16位地址，而此時A0 = 0（低字節有效），實際會訪問的是16位 0地址的低字節；當地址為0x6800 ?0001時，A0 = 1，訪問16位 0地址的高字節。依次。
因此，想讓地址線的最后一位產生0或1，應該在前一位做出改變（stm32會自動右移）：
參考內容：https://blog.csdn.net/dingyc_ee/article/details/100703685
我們的SRAM芯片使用的是Bank1 的第三個區，即使用FSMC_NE3來連接外部設備的時候，即對應了HADDR[27:26]=10（這是內部硬件配置，不需要我們管），我們要做的就是配置對應第3區的寄存器組，來適應外部設備即可。
STM32F4的FSMC各Bank配置寄存器如下表
STM32的FSMC存儲塊1支持的異步突發訪問模式包括：模式1、模式A~D等多種時序模型，驅動SRAM時一般使用模式1或者模式A，這里我們使用模式A來驅動SRAM用，其他模式說明詳見：STM32中文參考手冊-FSMC章節。
FSMC外設支持輸出多種不同的時序以便于控制不同的存儲器，它具有 ABCD 四種模式，下面我們僅針對控制 SRAM 使用的模式 A進行講解。
對于NOR FLASH/PSRAM(包括SRAM)控制器（存儲塊1），通過FSMC_BCRX、FSMC_BTRX和FSMCBWTRx寄存器設置（其中x=1～4，對應4個區）。由于我們硬件是把blank的第三個區給外部SRAM使用，所以對于SRAM芯片的片選引腳為FSMC_NE3。所以就要配置FSMC_BCR3、FSMC_BTR3和FSMCBWTR3這3個寄存器。正點原子F407板子的SRAM的片選引腳是FSMC_NE3，LCD顯存芯片的片選引腳是FSMC_NE4。
 野火的F407的SRAM blank NE4 |  野火F407的LCD blank NE3 |
在MDK的寄存器定義里面，并沒有定義FSMC_BCRx、FSMC_BTRx、FSMC_BWTRx等這個單獨的寄存器，而是將他們進行了一些組合。
FSMC_BCRx和FSMC_BTRx，組合成BTCR[8]寄存器組，他們的對應關系如下：
BTCR[0] 對應 FSMC_BCR1，BTCR[1] 對應 FSMC_BTR1 BTCR[2] 對應 FSMC_BCR2，BTCR[3] 對應 FSMC_BTR2 BTCR[4] 對應 FSMC_BCR3，BTCR[5] 對應 FSMC_BTR3 BTCR[6] 對應 FSMC_BCR4，BTCR[7] 對應 FSMC_BTR4
FSMC_BWTRx則組合成BWTR[7]，他們的對應關系如下：
BWTR[0]對應 FSMC_BWTR1，BWTR[2]對應 FSMC_BWTR2， BWTR[4]對應 FSMC_BWTR3，BWTR[6]對應 FSMC_BWTR4， BWTR[1]、BWTR[3]和 BWTR[5]保留，沒有用到。
本篇到此結束，下一篇將講解FSMC的先關代碼，并使用STM32CubeMX進行配置，敬請期待！
END
來源：果果小師弟
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