说说K60的FlexBus外扩SRAM接口电路.docx

1、说说K60的FlexBus外扩SRAM接口电路 最近一直在画Kinetis和FPGA的板子（所以真是忙得都没时间更新博客了，呵呵），对Kinetis的硬件电路设计上有点心得，所以为了怕自己以后 忘记了同时也为了继续俺的开源计划，所以这里就开始先挑出一个来说说，当然没想过能做出多大贡献，只是希望能给准备开始着手设计电路的网友一点借鉴，进而 能少走一些弯路（自己在摸索设计的时候就走了很多弯路），所以前车之鉴这里就晒给大家了，覆辙之路还是不走为好，哈哈 本篇就先说说Kinetis的SRAM接口电路（放心，以后还有其他的，敬请期待，呵呵），可能会有人提出来128k还不够吗，嵌个操作系统都足以了，其 中

2、原因一是自己可能会用到，二是即使用不到，咱玩玩不好吗，哈哈，飞思卡尔都给出接口了，咱不用白不用，俺就是这个原则，只是可惜手里的这个K60没有 DRAM接口（K60有些系列还是有的，还有NAND Flash控制器的），有的话也会加上玩一玩的，哈哈，不要扔砖啊。下面进入正题： 首先还是先介绍下FlexBus的特点，至于什么是FlexBus，其实就是飞思卡尔家的一种灵活的外部总线接口，可以用来扩展例如像外部ROM，SRAM，可编程逻辑器件或者一些从设备之类的，下面是一些特点：（1）六个独立的可编程片选端口，nFB_CS5:0（加n是因为打不出来横杠，呵呵，只能用n表示低电平片选了）；（2）8位，16

3、位，32位可配置端口，包括数据和地址；（3）数据传送可编程为8位，16位，32位，根据相应的外部设备数据端口的位数决定（8,16or32）；（4）内部软件可编程的总线冲突机制；. 特点列出来的不是很全，知道部分即可，因为等真正软件编程的时候自然会用到。当然想要设计SRAM接口，光知道特点可不行，还需要它的操作模式，因为这涉 及到地址总线和数据总线的复用的问题，有些系列pin多的话可以不用考虑复用问题，当然如果为了布线简单化还是建议复用的好，不过遇到复用就会问题多多， 这也是我想要分享的一个经验，在复用问题上要多加注意，因为其地址总线一般为固定的32位地址，而其数据总线根据外部设备可配置为8bi

4、t，16bit或 者32bit，而且在复用的情况下数据的对齐方式也可以配置，例如左对齐data8:0则对应FB_AD31:24，右对齐则对应为 FB7:0，这里建议用默认的左对齐方式，因为这就可以不用考虑地址锁存的问题，这个问题曾经困扰了我很长时间，这里几句话解释不清楚，等下次准备从 零入手系列的FlexBus模块软件篇里会详细的说一下，下面就上图了，哈哈 下图1为飞思卡尔Tower系统的SRAM接口图，用的是飞思卡尔自家的256k*16bit的异步SRAM，即MR2A16A。注意其中 FB_AD0_B为FB_AD0的倒相，其实可以用常见的6倒相器逻辑门芯片74LS04即可，不过因为只用到一个

5、倒相，有些浪费资源了，官方给出的是单 倒相74LVC1G04，这样即省体积又省成本，不过我为了简化还有就是省钱了（俗了点，哈哈）就只用了个三极管简单搭了一个倒相器，见图2. 下图2为自己画的SRAM接口电路，这里我没用飞思卡尔的RAM，而是换了常见的三星的1M*16bitRAM，即IS61WV102416，毕竟这个市 场上比较容易买得到，而且工程应用的较多，出货比较稳定，所以价格较便宜，哎，真是逼的，穷学生没有钱啊，呵呵本来想随便说说，结果还是说了这么多，估计大多数人会直接看图了，哈哈，不过还是建议看一下正题内容部分（前两段就当自己唠家常了，呵呵），有些东西还是 需要注意的。还有就是本篇只是说

6、说硬件接口电路部分，软件篇还会写在从零入手系列里的，到时候会仔细说说寄存器的使用方法和一些重要的注意事项，希望能有 所帮助，好了，老话，未完待续呼. .终于腾出时间更新下博客了，真是好些日子没写了，终于又回归了。期间几个网友都在问我什么时候更新，哎，有点惭愧，直到今天才更新出来，这几天爆发 一下，补补更，嘿嘿（小说体的感觉又来了，有木有）。这些天感觉还没到盛夏，天气就热的发闷，别的地儿不知道，济南是热成火炉似的了，所以冬暖夏凉的实验 室是个好去处，所以说主观上我是不想宅的，但是客观因素让我不得不宅在实验室了，呵呵，那就捋胳膊抹袖子开始整吧（咳咳，喝口水先） 从零系列的第十一篇（呵呵，不经意间已

7、经写了十篇了）FlexBus应用， 在上一系列就已经预报了，结果拖到现在，让一些等着的博友等了这么久，惭愧惭愧，以后应承下来的就尽量早点搞完，越拖越写不动，真的体会到这种感觉。其实 前一周一边在准备众星捧月的比赛，一边在写Kinetis的USB底层驱动，一直到前天才开始准备写该篇了，本来是想着趁热打铁的把USB模块介绍出来 的，不过还是决定先把这篇补上再说，后续篇章会写出来Kinetis的USB模块（由于USB内容较庞大，我整整搞了一周，所以打算分成几篇写出来，有用 到的敬请期待，呵呵，这次不会太久），希望不会让大家失望才好，哈哈。 FlexBus模块，我早在今年年前就写好了并作为开发框架代码

8、的一部分一块上传到了飞思卡尔创意嘉年华小组里了，后来又写了篇FlexBus外扩 SRAM的硬件篇，本来作为核心的软件篇早就该写出来了，结果难产到现在，呵呵，有些东西都忘记了，所以又花费了两天时间熟悉了下，又发现了一些包括软件 和硬件上的小Bug，总算今天让它新鲜出炉了，enjoy it. .好了，说了这么多，下面进入正题了： FlexBus，以前有博友问过我是什么bus，呵呵，其实就是飞思卡尔自己的一种外部总线接口，可以用来扩展诸如外部ROM、SRAM、可编程逻辑 器件或者一些从设备之类的，很灵活方便。我个人觉着感觉挺好用的，自己也实际应用了，扩展了一片ISSI的SRAM，用起来还是比较爽的，

9、不过最开始我的 硬件设计上有点问题（建议看本篇的时候结合我写的关于FlexBus的硬件篇说说K60的FlexBus外扩SRAM接口，有些东西上篇提了我这里就 不重点说了），现在给出改进后的硬件反相电路，以前的FB_AD0的频率达到500k bps以上的时候，FB_AD0_B就会跟不上，波形严重失真，严重的时候三极管不能关断，结果造成反相失败，经过如下改进之后加了一个加速电容，减小集 电极电阻，又在基极加了泄流电阻，提高了三极管开关导通速率（这些是硬件设计的一些经验，这里需要提一下，咱们这些搞嵌入式开发的，不能老是盯着单片机软 件编程这一块，硬件设计很重要，有时候硬件上的一点点改进有可能会提高你

10、的工程质量一个档次），经过测试FB_AD0达到1M以上还是可以正常工作的，不 过如果条件允许的话还是建议用非门反相吧，我当初是为了节省板子面积才折衷了三极管的方式，结果造成了很大的困扰，现在在FlexBusClock 20M以下还可以正常使用，再往上就不敢保证了。以上是对说说K60的FlexBus外扩SRAM接口的那篇博客的补充和更正，呵呵，如果上篇已经熟悉了，就直接跳到该段软件编程部分即可，软件编程 部分，感觉还是比较简单的，思路较清晰，需要操作的寄存器较少，只要在初始化阶段设置好几个寄存器就可以任意操作FlexBus总线了，呵呵，下面就着重 说说软件编程需要的几个寄存器了：（1）FB_CS

11、ARn，即片选地址寄存器：该寄存器即配置相应的外部片选信号FB_CSn的地址范围的（即基地址），即设定BA段为某个基地址，当MCU寻址范围处在该基地址范围的时候，相应的 FB_CSn为低电平，选中相应的外设，从而进行进一步的读写操作。当然这里需要着重强调一下，这个基地址范围不是我们随意设置的，由Kinetis的内 存映射可以看出来，该基地址只在该范围下有效（以前有过博友问过我这个问题，这个地址不能随便设置的），如下：（2）FB_CSMRn，我姑且叫它片选基地址屏蔽寄存器：之所以叫它基地址屏蔽寄存器主要是BAM字段的作用了，由FB_CSAR寄存器可知，它只受32位总线地址的高16位影响，如果设置

12、 FB_CSARn=0x6000_0000，那么在寻址范围在0x6000_00000x6000_FFFF的范围内都是有效的（即FB_CSn有 效），即FlexBus的最小寻址地址块为216=64KB大小，而如果你想要在该基地址范围下寻址更大的范围，嘿嘿，那就要用到BAM字段了，其作用 我觉着用英语表达更容易理解，即Setting a BAM bit causes the correspondingCSAR bit to be a dont care in the decode，直接这么说估计好些人不明白，那我就用例子说明一下，设置 FB_CSARBA=0x6000，FB_CSMRBAM=0x0

13、001，则相应的FB_CS的片选范围为 0x6000_00000x6000_FFFF和0x6001_00000x6001_FFFF连续的128KB的空间，即BAM相应位的作用就是屏 蔽了BA相应位在寻址译码上的作用。说完这个再说下地址连续性的概念，同样设置FB_CSARBA=0x6000，而 FB_CSMRBAM=0x0004的话，则相应的FB_CS的片选范围则是0x6000_00000x6000_FFFF和 0x6004_00000x6004_FFFF这两个不连续的128KB的空间，而如果设置FB_CSMRBAM=0x0007的话，则寻址范围则 为0x6000_00000x6007_FFFF

14、这连续512KB的空间，呵呵，这个寄存器作用理解起来有点难，所以说了这么多，还没明白的还是继续啃 英文datasheet吧。最后要说说FB_CSMRV这个位段，即片选有效信号，这里值得一提的是，MCU复位之后只有FB_CS0有效，如果需要用到其他的片选信号，则必须先置位FB_CSMR0V（注意是CSMR0），然后才能使用其他片选信号。（3）FB_CSCRn，即片选控制寄存器：该寄存器也很重要，涉及到数据端口位数，对齐方式等等，这里就挑我们接下来的软件编程需要的说说。FB_CSCRPS，即数据端口大小，跟 FB_CSCRBLS（对齐方式）配合，决定FlexBus数据总线的端口的分配和大小，我由于

15、采用了8位端口（见我的FlexBus的硬件电路设计 篇）所以进行了相应的设计。（4）FB_CSPMCR，即FlexBus的引脚复用功能控制寄存器这个寄存器涉及到一些复用的选择，根据个人实际应用来配置，所以具体内容还是根据datasheet来设置吧，这里就这么一提，琢磨深入的话还是钻进E文研究一番吧，哈哈 主要的寄存器都介绍完了，其实还有IO管脚的复用寄存器，不过独属于FlexBus模块，而且在以前的应用中也都用过，这里就不提了，下面废话不多说了， 呵呵，直接上代码了，主要是两个函数接口FlexBus的初始化函数和管脚复用选择函数（具体操作我都已经注释了，有中文有E文的，至于为什么老用E 文注释

16、，是因为觉着有的时候用E文注释看起来更明白些，不知道有同感没，嘿嘿）：/* Routine: FlexBus_Init(to understand the workfolw, refer to datasheet page714)* Description: initialize the FlexBus for extern SRAM FB_CS - chip select(Chip_S0, Chip_S1, Chip_S2, Chip_S3, Chip_S4, Chip_S5) BASE_ADDRESS- the base address for the corresponding chip

17、 select Port_Size - data port size(BIT_8, BIT_16, BIT_32) Block_Size - Block_64KB, Block_128KB, Block_256KB, Block_512KB, Block_1MB*/void FlexBus_Init(uint8 FB_CS, vuint16* BASE_ADDRESS, uint8 Port_Size, uint8 Block_Size) / Chip select address resgister FB_CSAR_REG(FB_BASE_PTR,FB_CS) = (uint32) BASE

18、_ADDRESS; /* Set base address. */ / Chip select control register FB_CSCR_REG(FB_BASE_PTR,FB_CS) = FB_CSCR_PS(Port_Size) /* Set port size */ | FB_CSCR_AA_MASK | FB_CSCR_ASET(0x1)/ | FB_CSCR_BLS_MASK /* Data is right justified on FB_AD, FB_AD15:0 */ | FB_CSCR_WS(0x1); / Chip select mask register /* *

19、Note: At reset, no chip-select other than FB_CS0 can be used until * the CSMR0V is set. Afterward, FB_CS5:0 functions as programmed. */* Set base address mask for corresponding address space */ FB_CSMR_REG(FB_BASE_PTR,FB_CS) = FB_CSMR_BAM(Block_Size) | FB_CSMR_V_MASK ; /* Enable cs signal */ 下面的函数我根

20、据我的实际板子设计做了些更改，跟我当初上传的不太一样，注意下./* Routine: FlexBus_Pins_Multiplex* Description: configure the pin muliplexing function according to the above seting (FlexBus_Init). Default setting: 20MHz FlexBus clock(Be setted in mcg); 2M*8bits space address 4 chip select signals(cs0, cs1, cs2, cs3)*/void FlexBus_

21、Pins_Multiplex(void) / Chip select port multiplexing control register FB_CSPMCR = FB_CSPMCR_GROUP1(1) /* FB_CS1 */ | FB_CSPMCR_GROUP2(0) /* FB_CS4 */ | FB_CSPMCR_GROUP3(0) /* FB_CS5 */ | FB_CSPMCR_GROUP4(1) /* FB_CS2 */ | FB_CSPMCR_GROUP5(1) /* FB_CS3 */ ; /SIM_CLKDIV1 |= SIM_CLKDIV1_OUTDIV3(0x3); /

22、* Has been setted in mcg.c file */ /* * Configure the pins needed to FlexBus Function (Alt 5) * this example uses low drive strength settings */ /address PORTB_PCR9 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad20 PORTB_PCR10 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad19 PORTB_PCR11 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad18 PORTB_PCR16 = PORT_PCR_M

23、UX(5); / fb_ad17 PORTB_PCR17 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad16 PORTB_PCR18 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad15 PORTC_PCR0 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad14 PORTC_PCR1 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad13 PORTC_PCR2 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad12 PORTC_PCR4 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad11 PORTC_PCR5 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad10 P

24、ORTC_PCR6 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad9 PORTC_PCR7 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad8 PORTC_PCR8 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad7 PORTC_PCR9 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad6 PORTC_PCR10 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad5 PORTD_PCR2 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad4 PORTD_PCR3 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad3 PORTD_PCR4 = PORT_PCR_MUX(5

25、); / fb_ad2 PORTD_PCR5 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad1 PORTD_PCR6 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad0 /data PORTB_PCR20 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad31 used as d7 PORTB_PCR21 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad30 used as d6 PORTB_PCR22 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad29 used as d5 PORTB_PCR23 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad28 used as

26、 d4 PORTC_PCR12 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad27 used as d3 PORTC_PCR13 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad26 used as d2 PORTC_PCR14 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad25 used as d1 PORTC_PCR15 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_ad24 used as d0 / Default control signals(base on numbers of your peripheral devices or functions) PORTB

27、_PCR19 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_oe_b PORTC_PCR11 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_rw_b PORTD_PCR1 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_cs0_b PORTD_PCR0 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_cs1_b PORTC_PCR18 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_cs2_b PORTC_PCR19 = PORT_PCR_MUX(5); / fb_cs3_b 函数接口写好了，下面就需要在app函数里调用了，我这里改写了个测试程序（由官方例程改变而成，如有巧合，实属必然，哈哈），最后是运行之后的效果，可 以明显的看到，写进去的数据与读出的数据相符合，测试成功，呵呵，其实有条件的可以看看FB_CSn等几个重要操作信号的波形，那样更直观些，嘿嘿/*