STM32 RAMが足りねぇ→PSRAM→OCTOSPI

STM32H723Zの搭載RAM 500kBでは足りないんですよね．

しかもベタで500kBが在るのではなく、320kB、128kB、64kBなどと分割されていて、アクセスに支障があります．CPUは王様なのでアクセス自由ですけど、DMAは自己空間のRAMにしかアクセスできないのでDMAが自由に使えるのは320kBだけという制限がかかっていて尚更痛い．

そこで外部メモリの増設を考えます．

FMCというもので増設できるのですが、FMCの仕様はwide bus幅向けでなんかピンとこない．わたしが増設したいのはこんなものなのでFMCに接続できる気がしません．

どうやらOCTOSPIというSPI系peripheralで接続すると、FMCライクにメモリマップドで使えるみたいよ．というわけでOCTOSPIを使ってみよう．

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いかん、ぜんぜんわからん！

STM32CubeMXでOCTOSPIの設定をするとこんな風にGPIOがアサインされます．

恐らくは、PSRAMの各pinに対応しているのでしょう．

接続してmemory mapped modeだとこのアドレスにmapされるらしい．OCTOSPI1とOCTOSPI2の２portあります．

ここから先がわからんちん！

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話題は逸れますが、PSRAMは通常の２線SPIとしても、4線SPI（quad SPI）としても動かせます．２線４線の切り替えはどうやるのでしょうか？

datasheetにこんな絵がありました．起動時は２線SPIで動いていて、35Hコマンドを送信すると４線に移行するようです．ふむ～

出来るのかどうか知りませんが、２線SPIでmemory mapped modeで動かしてみたくなりました．

STM32H723Zのアサインはこうです．

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SYM32CubeMXの設定

参考になる資料を見つけました、AN5050です．これの53ページにある表に着目．

　Table 8. STM32CubeMX - Configuration of OCTOSPI parameters

同表の右端の「QuadSPI PSRAM AP memory APS1604M」が目的物に近いです．いまわたしが取り付けようとしているのは「ESP-PSRAM64」ですので、64Mbitです．同表の物は16Mbitです．

表の各項目が、STM32CubeMXのOCTOSPI設定に対応していますので上から順に見てゆきましょう．

　Memory Type = Micron　　言われるママ

　Device Size ＝ 23　　8Mbytesなら２３だそうです　　　2^23=8M

　chip select high time = 2　　clockの倍数　datasheetにそれっぽい項目が見つからず

　clock prescaler = 3　　原発275MHzだと÷２だとギリかな、なので÷３にしとこ

　sample shift = half cycle　　　言われるママ

　delay hold quarter cycle = disable　　　言われるママ

　CS boundary = 0　　言われるママ

　Delay Block = enable　　言われるママ

　Reflesh rate = 2000　　下記

Reflesh rateについて．

「ESP-PSRAM64」datasheetに「CE# low pulse width 8 μs max」というのがあります．あまり長い間CEにしておくとrefreshに入れなくて情報喪失しちゃうからmax 8uSな、という制約だと思います．

原発275MHzなので8uSecは2200clkです．少し余裕を見て2000clkでrefreshさせたいと思いました．

とりあえずSTM32CubeMXで設定する場所はこんなところかな．あとは割り込みのセットはするでしょう．MDMA設定はなんだかよく判らない．

判らないことが多過ぎる．

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AN5050にsource codeが書かれていますのでそれに倣って実装しました．

しかし、うごかない

２線SPIと４線SPIを試してみたけど、アドレス0x90000000を一歩でも踏むとmemory faultが発生して死亡．地雷原だねぇ．

ロジアナの出番だが持ってないしロジアナ嫌い～

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化けまくってるけど動き始めた．memory faultを出さなくするにはCPU settingをいじらなくちゃいけないのでした．0x9000000界隈のmemory access許可をします．

なにせPSRAMがmemory mappedですので、

　uint8_t* ptr = 0x90000000;

　*ptr = 123;

みたくフツーに読み書きできますのでナイスです．（化けてるけど）

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化けが治りません．timing系ではなくsystem系トラブルです．

FAST READがしくじってるっぽいんだけど、これはもうロジアナだね．

アクセス境界に関連するhardware的なbugがあるとも言われ、撤退します．

PSRAMが動かないとなると、、、FMCか？

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アクセス境界に少し関連するかもなのだけれど、PSRAM領域のアクセス自由度を「strongly ordered」にしておけというのがあります．これとか、これとか

これに望みを託す．

ところがSTM32CubeIDEの環境の中でどこをいじったら良いのかさっぱり判りませんでした．

「ARM_MPU_ACCESS_ORDERED」でproject内を検索するとこれが引っ掛かります．すなわち、TEX,share,cach,bufの４つのparameterを設定すればstrogly orderedになると言ってるんです．でもどこで設定すればいいのか判らない．

/**

* MPU Memory Access Attribute for strongly ordered memory.

*  - TEX: 000b　　　　　０００

*  - Shareable　　　　　１

*  - Non-cacheable　　　０

*  - Non-bufferable　　　０

*/ 

#define ARM_MPU_ACCESS_ORDERED ARM_MPU_ACCESS_(0U, 1U, 0U, 0U)

さらに徘徊しましたら特定できました．

灯台下暗し、main.cのMPU_Config()がそれです．STM32CubeMXのCPU設定のpramがここに反映されています．重要な４つを抜き出します．

  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;　０００

  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_SHAREABLE;　１

  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;　０

  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;　０

なんということでしょう．すでにstrongly orderedに設定済なのでした．それでも化けている．治らない．なんてこった．

あでゅ～