SDRAM是DRAM(动态随机访问存储器)的一种，是最为普遍使用的大容量RAM——俗称内存。(不过“内存”本来是“内部存储器”的意思，相对于“外部存储器”——磁盘、磁带、光盘等。ROM实际上也属于内部的存储器，只不过不可写只能放固定的信息。但是有了EEPROM、Flash ROM之后，因为这些存储芯片也可以改写，就把“内存”和RAM的概念搅混了——卖手机的告诉你内存有多大。实际上Flash ROM的地位等同于以前的硬盘。)目前PC、服务器以及便携设备的RAM大部分是DDR RAM，也是SDRAM的一种(DDR SDRAM)，而一般说SDRAM被用来指非DDR的SDRAM了。
先看一下DRAM这类存储器的内部结构
每一个存储单元(1 bit)都是一个小电容加上控制它开关的晶体管，靠电容上有没有存储电荷来记忆0还是1的。所有的存储单元按行列排成一个矩阵：行控制线控制一行晶体管门极(控制通断)，列控制线则连接一列晶体管漏极。这样选中某一行时，这一行存储单元的电容就反映在列控制线上：可以读电压判断是0还是1，可以充电或者放电来改写这一行单元。实际的DRAM芯片要比这个复杂，首先电容会漏电，所以需要过一段时间就重新充电或放电来保持记忆；又比如因为矩阵太大了，线上的分布电容比存储单元还要大得多，所以需要Sense amplifier来放大微小电压，需要在读之前给列控制线上的电容进行预充电；又比如因为列数量大于数据总线宽度，一次读取的数据需要锁存起来供多个数据总线周期访问等等，所以控制逻辑是比SRAM复杂的。但是因为单元简单所以DRAM芯片容量做得很大，成本比SRAM要低很多。
SDRAM这个词的"D"代表动态，"S"代表同步，表示它需要一个时钟信号，读写信号在时钟沿上有效。重要的信号除了 CLK, CLKE(时钟允许), /CS(片选) 外，还有
/RAS (低有效): Row Address Strobe, 行地址输入。SDRAM的地址是行和列复用的，省了引脚啊。
/CAS (低有效): Column Address Strobe, 列地址输入。
/WE (低有效): 写使能
但这三个信号并不是按它们的本意单独使用的，而是组合起来定义了若干命令：
看起来有点复杂了吧，一连串的SDRAM读操作可能是这样的：
读数据远远不如SRAM那么简单，SRAM只要把地址送过去，OE一拉低，随后数据就出来到总线上了。SDRAM首先得把行地址送过去，再把列地址送过去，然后SDRAM还要墨迹几个周期，数据才开始送出来。不过有流水线操作，连续读一个行内数据的时候吞吐速度还是有保证的。与SRAM的对比，主要劣势在于延迟大。
在单片系统里，如果片上的RAM不够用来存储频繁更新的数据或者程序，外扩RAM是一个解决办法。在引脚资源丰富的单片机上，大都可以连接SRAM，例如STM32F103就有FSMC控制器，但是SRAM芯片成本高且不便宜。要用SDRAM，必须要带有SDRAM控制器的MCU，用GPIO模拟？还是算了吧。ST的单片机我用过不少了，在F4，F7系列某些型号上，是带有支持SDRAM的FMC控制器的，提供了使用SDRAM的途径，不过一定要144 pin以上的器才可以有对应的引脚分配。
可惜的是Nucleo-144开发板上是不带SDRAM的，得Discovery上才有可能了。我自己DIY了一块F746Z的开发板
【2月DIY】STM32F7开发板自己造，为了参考评估又从论坛借来了一块F429i Discovery开发板。从官方的电路图上可以学习SDRAM是怎样与MCU连接的。
除了Axx地址线，Dxx数据线，NBLx字节选择线这几组是和其它FMC支持的存储器公用线外，其它都是SDRAM专用的。ST MCU的FMC支持两个SDRAM Bank（注意不是指一片SDRAM中的Bank），所以有两组片选和时钟使能。F429i Discovery使用的是Bank2，我自己DIY的是使用Bank1.
有了FMC支持，SDRAM用起来和片上SRAM一样读写(只不过速度慢点罢了，但容量绝对优势)。配置也是启动后配一次即可，在STM32F429的demo例子中，我找到了SDRAM部分的配置函数调用：
void SDRAM_Init(void)
{
FMC_SDRAMInitTypeDef FMC_SDRAMInitStructure;
FMC_SDRAMTimingInitTypeDef FMC_SDRAMTimingInitStructure;
/* GPIO configuration for FMC SDRAM bank */
SDRAM_GPIOConfig();
/* Enable FMC clock */
RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_FMC, ENABLE);
/* Timing configuration for 90 Mhz of SD clock frequency (180Mhz/2) */
FMC_SDRAMTimingInitStructure.FMC_LoadToActiveDelay = 2;
......
/* FMC SDRAM control configuration */
FMC_SDRAMInitStructure.FMC_Bank = FMC_Bank2_SDRAM;
/* Row addressing: [7:0] */
FMC_SDRAMInitStructure.FMC_ColumnBitsNumber = FMC_ColumnBits_Number_8b;
......
FMC_SDRAMInitStructure.FMC_SDRAMTimingStruct = &FMC_SDRAMTimingInitStructure;
/* FMC SDRAM bank initialization */
FMC_SDRAMInit(&FMC_SDRAMInitStructure);
/* FMC SDRAM device initialization sequence */
SDRAM_InitSequence();
}
这里有几个关键步骤：
1. 配置对应的GPIO引脚，不用多说了
2. RCC中使能FMC控制器
3. 配置SDRAM Bank的参数寄存器，包括Timing
4. 执行 InitSequence 给控制器发命令。
在ST手册上也描述了怎么配置FMC SDRAM部分的寄存器，其实说穿了也简单，主要是SDCR(1或者2), 和SDTR(1或者2). 然后用SDCMR来执行几次命令，等待SDSR寄存器的完成状态。最后在SDRTR中设置SDRAM刷新时间参数。
SDCR 寄存器
NB 位是根据SDRAM内部Bank数
NR 位是根据SDRAM行地址位数
NC 位是根据SDRAM列地址位数
MWID 位是选择SDRAM数据线宽度
上面这几项设置决定了SDRAM的容量，例如16-bit数据宽度的SDRAM地址映射按照下图，最高位是Bank，然后行地址，再列地址
CAS 位是SDRAM的 /CAS Latency设定，是读命令发出后过多少个时钟周期输出数据有效，它是SDRAM器件的一个可配置参数。
WP 位是写保护，若置位则总线上的写请求被FMC忽略。
RBURST 位是允许突发读模式，RPIPE 位是AHB总线上读延迟。这两个设置的影响我还不清楚，有待后面详细测试。
SDTR 寄存器，配置关键的Timing参数，也就是状态之间的最小延迟时钟周期个数。不同速度的器件，和运行的频率，都影响需要的最小延迟。
一共有 TRCD, TRP, TWR, TRC, TRAS, TXSR, TMRD 这些参数，可以通过SDRAM器件的手册获得(直接或推算)，例如这样的表格
最影响SDRAM性能的关键参数是下表中的几个
延迟设置大了顶多吞吐速率低一点，但设置得不够长回造成读写不正确。我对STM32F429i开发板内带的Demo程序使用OpenOCD进行调试，读出来SDCR寄存器配置是0x29d4, SDTR寄存器配置是 0x00116361, 也就是设置了
CAS Latency=3
TRCD=1
TRP=2
TWR=2
TRC=7
TRAS=4
TXSR=7
TMRD=2
SDRAM上电之后的初始化过程需要进行预充电、自动刷新、配置模式寄存器的过程。在FMC 的SDCMR寄存器中有对应的命令可供操作。
值得提的是SDRAM芯片内部的模式寄存器(Mode Register), 如上图。它是通过SDRAM的地址线写入的数据(/CAS, /RAS, /WE同时为低)。这个寄存器中CAS Latency设置要和FMC控制器的设置一致。也因为Mode Register操作的存在(尽管不是唯一的原因)，SDRAM的地址线在连到MCU的对应引脚时是不能交换的，这和SRAM不同。不过，SDRAM的数据线在同一组内(比如DQ0到DQ7)是可以交换的，PCB布线时可以交换引脚来提供一些方便。
STM32F4/F7 将 SDRAM Bank1 映射到 0xC0000000 开始的地址，SDRAM Bank2 影射到 0xD0000000 开始的地址。虽然SDRAM数据线款可以是 8-bit/16-bit/32-bit, 从AHB总线看到的都是32-bit数据宽度，FMC内部有FIFO，它会自动拆分和拼接数据，使程序不用关心用的SDRAM芯片是什么规格的。还可以用DMA来从SDRAM传输数据。下面这个图是STM32F746的扩展内存地址映射图：
此内容由EEWORLD论坛网友cruelfox原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处
本文来自论坛，点击查看完整帖子内容。
