一、什么是FMC？

FMC（Flexible Memory Controller，灵活存储控制器）是嵌入式微控制器中用于高效扩展与管理外部存储器的核心外设，尤其在GD32/STM32等高性能MCU中广泛应用。以下从硬件架构、功能特性及实际应用三方面详细解析：

⚙️ 一、FMC的核心功能与硬件架构

1. 地址空间划分
   FMC将外部存储器划分为多个独立存储块（Bank），每个Bank有专属配置寄存器：

   • Bank1：分为4个子区（64MB/区），共256MB空间，通过FMC_NE1~4片选信号控制
   • Bank2/3/4：各256MB空间，支持SDRAM（Bank3专用）、NOR/PSRAM等
   • 统一寻址：外部设备映射到MCU地址空间（如Bank1起始地址0x6000_0000），CPU可直接指针访问

2. 自适应数据宽度
   FMC自动调整地址线连接方式，适配不同位宽的存储器：

   存储器宽度	内部HADDR与FMC_A关系	典型设备
   8位	HADDR[25:0] → FMC_A[25:0]	NOR Flash
   16位	HADDR[25:1] → FMC_A[24:0]	TFT LCD（RS接A18）
   32位	HADDR[25:2] → FMC_A[23:0]	SDRAM

3. 多协议支持

   • SRAM/PSRAM：静态存储器，直连读写
   • SDRAM：支持自动刷新、突发传输，需配置刷新计数器（如64ms刷新4096行）
   • NOR/NAND Flash：提供异步时序控制，NAND支持硬件ECC校验

⏱️ 二、关键配置要点

1. 时序参数设置
   需根据存储器手册配置建立/保持时间：

   // 示例：NOR Flash时序配置（GD32库函数）
   fmc_norsram_timing_init(FMC_BANK1, &timing_cfg);
   timing_cfg.asyn_setuptime = 3;   // 地址建立时间（HCLK周期）
   timing_cfg.asyn_waittime  = 6;   // 数据等待时间
   timing_cfg.asyn_holdtime  = 2;   // 地址保持时间
   

2. SDRAM专用配置

   • 刷新率：刷新周期 = (刷新行数 × 刷新周期) / 时钟频率
   • 预充电延迟（tRP）、行选通延迟（tRCD）等需严格匹配颗粒规格

3. 地址映射冲突规避
   FMC的Bank地址（如0x6000_0000~0x6FFF_FFFF）需避免与内部Flash或RAM重叠，否则访问异常

🖥️ 三、典型应用场景

1. 图形显示系统

   • 驱动16位TFT LCD：将显存映射至FMC Bank1，MCU直接写入像素数据
   • 优化技巧：使用Chrom-ART加速器（DMA2D）实现图层混合，降低CPU负载

2. 高速数据采集

   • 外扩32位SDRAM（Bank3）存储ADC数据：

     uint32_t *adc_buffer = (uint32_t*)0xC0000000; // SDRAM起始地址
     adc_buffer[0] = ADC_Read();                   // 直接写入
     

   • 配合DMA实现无人值守传输，适合音频/视频流处理

3. 大容量存储

   • NOR Flash存储固件备份（Bank1），NAND Flash（Bank2）存储文件系统，硬件ECC提升可靠性

🔍 四、FMC vs EXMC（GD32命名）的区别

💡 注：GD32F427的“FMC”实为EXMC升级版，保留相同功能但优化了时序引擎。

⚠️ 五、设计注意事项

1. 信号完整性

   • SDRAM时钟线（CLK）需等长布线，长度差≤5mm
   • DQS信号（数据选通）串联22Ω电阻匹配阻抗

2. 功耗管理
   未使用的Bank关闭时钟：

   rcu_periph_clock_disable(RCU_FMC); // 禁用FMC时钟
   

3. 容错机制

   • 使能MPU（Memory Protection Unit）配置SDRAM为Write-Back缓存策略，避免数据丢失
   • SDRAM初始化后需执行自刷新命令进入低功耗模式

二、使用FMC读写内部Flash

操作GD32官方提供的标准库函数，能够直接进行读写内部flash，但是要记住，不论是读还是写，进行操作之前都要先将fmc锁打开，操作完成一定要重新上锁。下面附上fmc读写flash代码。

void gd32_EraseFlash(uint32_t start)
{
    fmc_state_enum state;
    uint32_t address = start;
    
    /* 检查地址是否4字节对齐 */
    if(address & 0x3) {
        printf("Error: Address not aligned to 4 bytes\n");
        return;
    }
    
    /* 检查地址范围 */
    if(address < 0x08000000 || address >= 0x08100000) {
        printf("Error: Address out of flash range\n");
        return;
    }
    
    fmc_unlock();
    
    /* 等待Flash就绪 */
    state = fmc_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
    if(state != FMC_READY) {
        printf("Flash not ready before erase\n");
        fmc_lock();
        return;
    }
    
    state = fmc_page_erase(address);
    printf("Erase at 0x%08X, state: %d\n", address, state);
    
    /* 等待操作完成 */
    state = fmc_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
    if(state != FMC_READY) {
        printf("Flash erase error: %d\n", state);
    }
    
    fmc_lock();
}

void gd32_WriteFlash(uint32_t start, uint32_t *pdata, uint32_t num)
{
    uint32_t saddress = start;
    fmc_state_enum state;
    
    /* 检查地址是否4字节对齐 */
    if(saddress & 0x3) {
        printf("Error: Address not aligned to 4 bytes\n");
        return;
    }
    
    /* 检查地址范围 */
    if(saddress < 0x08000000 || saddress >= 0x08100000) {
        printf("Error: Address out of flash range\n");
        return;
    }
    
    fmc_unlock();
    
    /* 等待Flash就绪 */
    state = fmc_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
    if(state != FMC_READY) {
        printf("Flash not ready before write\n");
        fmc_lock();
        return;
    }
    
    while(num)  
    {
        state = fmc_word_program(saddress, *pdata);
        if(state != FMC_READY) {
            printf("Flash write error: %d\r\n", state);
            break;
        }
        
        /* 等待写入完成 */
        state = fmc_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
        if(state != FMC_READY) {
            printf("Flash write completion error: %d\r\n", state);
            break;
        }
        
        num -= 4;
        saddress += 4;
        pdata++;
    }

    fmc_lock();
}

这个时候可能有人会问，怎么没有读取数据函数啊？
切记，我们操作的是flash，内部flash的内存地址我们是可以直接进行访问的。例如，你将一串数据存在0x2000000的起始地址，那么你可以直接访问0x2000000这个地址。如何访问呢？主要是通过指针的解引用操作，例如我要访问0x2000000，应该就是*(uint32_t *)0x2000000，开头的*代表我要解引用这个地址，使用uint32_t *来强转这个地址，这样我们就可以直接访问0x2000000地址的数据了。