STM32N6的超大外部SPRAM:让鱼和熊掌可以兼得

STM32N6作为M55内核的MCU，其内存结构和传统的STM32系列有着很大的区别。片上集成高达数MB的SRAM（分布在多个域以支持并行处理和低延迟访问），相较于传统的STM32，它并没有片上FLash，需要依赖片外FLash来存放用户程序。

由于片上SRAM的大小在4.2MB(实际上好像会小一点)，然后我塞入了一个YOLO模型，大小在2.3MB左右的大小，然后我又想摄像头显示画面，那么片上SRAM的空间就有些不够了。

例如这个YOLO模型的大小占用RAM总共2.38Mib，图像一帧的缓存大概1MB多，内部RAM大小岌岌可危。

为了解决这个问题STM32N6570-DK在片外集成有256Mbit（32MB）大小的Hexadeca-SPI SPRAM(不是SDRAM哦)作为可扩展内存，既可以解决片内RAM不够的问题，也可以放下多数的大体积模型，做到鱼和熊掌兼得。

本期我们就介绍如何映射外部SPRAM作为拓展内存使用。

1、XSPI介绍

STM32的XSPI接口是在高性能系列（如 STM32H7、STM32N6）上提供的一种增强型外部存储接口，它是对传统 SPI/QSPI/OSPI 的扩展与统一，主要用于连接 大容量、高带宽的外部存储器。其特点可以总结如下：

多线数据通道：支持 1-bit（SPI）、2-bit（DSPI）、4-bit（QSPI）、8-bit（OSPI），甚至扩展到 16-bit 的数据线。

灵活的存储：支持可挂载NOR Flash、NAND Flash、PSRAM、HyperRAM、DRAM 等。

存储映射模式支持：内存映射（Memory-mapped mode），使外部 Flash/PSRAM 看起来就像 MCU 内部存储一样，可以直接通过地址访问，无需显式调用读写函数。

高效传输机制：内置 FIFO 和缓存，支持 DMA 加速，减少 CPU 干预。

在STM32N6的内存分配中，我们可以看到XSPI1会被映射到内存地址0x90000000中，这代表着如果我们使用XSPI1作为SPRAM的话，代表着从0x90000000之后就是外扩内存的地址。

在XSPI的工作模式选择中，可以看到有多种模式，分别是：Octo-SPI 模式（Octal SPI，8 线SPI）可以理解为 QSPI 的升级版，把 4 根数据线扩展成 8 根。

Hexa-SPI 模式（Hexadeca SPI，16 线 SPI）可以看作是 Octo-SPI 的再扩展版，把 8 线翻倍到 16 线。

HyperBus 模式Cypres推出的高性能内存总线协议,HyperBus 是一个标准化协议，不只是“几根线”的区别，它规定了命令、地址、数据的时序，兼容性更好。

我们用作图像处理的话，可以选择Hexa-SPI模式，有着更高的带宽来传输图像。

在 STM32 的 XSPI 配置中，这些参数共同决定了外部存储器的访问方式：FIFO Threshold 用于设置缓冲触发阈值；Memory Mode 控制是否启用内存映射；Memory Type 和 Memory Size 对应外部存储器的类型与容量；Chip Select High Time Cycle 规定两次访问间的片选保持时间；Free Running Clock 决定空闲时是否持续输出时钟；Clock Mode 定义时钟极性与相位；Wrap Size 设置突发访问的环绕长度；Clock Prescaler 用来分频生成总线时钟；而 Sample Shifting 则在高速通信下调整采样点以保证时序稳定。

2、XSPI使用

其实主要是配置好XSPI模式，之后在CubeMX中进行初始化，STM32N6通过FSBL来加载引导程序。

可以看到，在STM32N6的Application工程中，CubeMX提供了多个链接方案，默认情况下选择的是：ROMxspi2.ld，也就是使用外部FLASH（xspi2）和内部RAM。

接着打开项目设置，在项目的链接文件中选择ROMxspi2_RAMxspi1.ld，即用户程序ROM链接到xspi2，SPRAM链接到xspi1.ld，映射到内存空间，即Flash从0x70000000开始，SPRAM从0x90000000开始。

在这个方案中，系统将会使用0x9000000开始共计0x04000000长度的内存作为外部RAM使用。

    /* Camera single frame buffer in EXTRAM (NOLOAD, non-initialized) */  .camera_buf (NOLOAD) :  {    . = ALIGN(32);    __scamera_buf = .;          /* camera buffer start symbol */    KEEP(*(.camera_buffer))     /* keep any object placed in .camera_buffer */    . = ALIGN(32);    __ecamera_buf = .;          /* camera buffer end symbol */  } >EXTRAM

在.ld文件中添加片段描述来，届时方便指定图像的缓存地址。

__attribute__ ((section (".camera_buf")))__attribute__ ((aligned (32)))uint8_t lcd_bg_buffer[800 * 480 * 2];

使用__attribute__将图像缓存区定义到片外RAM即可。

STM32N6570-DK的SPRAM空间很大，即便是我们将缓存区扩大到了50倍，也依旧绰绰有余。

如果没有放到SPRAM，就会出现内存不够的问题。