STM32与FPGA的FSMC通信程序设计

STM32与FPGA之间的FSMC（Flexible Static Memory Controller，灵活静态存储器控制器）通信程序设计涉及了微控制器与外部设备间的高速数据交换。在这个场景中，FPGA被配置为STM32的一个内存扩展，使得STM32能够像访问内部RAM一样访问FPGA。 FSMC总线通信涉及到多个时序步骤，确保数据的正确传输。在写操作时序中，片选信号CSn由高电平变为低电平，地址有效信号NVAD也由高变低。NVAD是地址和数据复用的选择信号，地址在NVAD的上升沿被锁存。考虑到STM32和FPGA的时钟频率差异（168MHz与100MHz），设置FSMC的地址建立时间（AddressSetupTime）和保持时间（AddressHoldTime）分别为4个时钟周期，以确保地址稳定可靠地被锁存。同时，由于STM32的FSMC没有提供数据保持时间参数，数据需在写信号WRn的下降沿之后的某个时刻被锁存。因此，通过设置FSMC_DataSetupTime为8个时钟周期，并在WRn下降沿后的适当延迟后锁存数据来确保稳定性。 读操作时序类似，但在读信号RDn的上升沿，STM32会锁存数据，所以FPGA需要提前准备好数据。在FPGA的程序中，`fsmc_ctrl`模块解析FSMC总线并转换为本地总线。这个模块包括了对片选信号的同步处理，写使能的判断，以及读写使能的分配。例如，`FSMC_CS_WR`信号用于检测写操作，`FSMC_CS_WR_sync`进行同步处理，`FSMC_CS_WR_pos`确定写使能的时刻，`bus_wr_en`和`bus_rd_en`分别控制写和读操作的使能。 在FPGA中，地址和数据的锁存是关键。地址在FSMC_NL（片选负边沿）或复位后的上升沿被锁存，而数据的准备则是在没有写操作时进行，确保随时可以提供读数据。`bus_addr`变量存储锁存的地址信息，`bus_wr_data`和`bus_rd_data`分别用于写入和读取数据。 整个设计的关键在于精确地同步STM32和FPGA的时序，以实现高效且可靠的通信。为了优化性能，可以通过调整FSMC的时序参数（如AddressSetupTime和DataSetupTime）来提高读写速度，但必须确保这些调整不会导致数据丢失或错误。此外，FPGA程序中的延迟计算和数据准备策略也需要根据实际需求进行调整，以适应不同的应用场合。