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FMC和QSPI引腳沖突的解決

分享一個 QSPI N25Q256A的讀寫程序，支持QUAD, 4字節模式

1.QuadSPI接口的特點。與普通的SPI Flash接口相比，quadSPI可以接四位數據線，傳輸速率大大提高

STM32F7的quad-spi接口有三種模式

(1)indirect mode(間接模式)：所有操作都是用的QUADSPI寄存器，通常在對FLASH寄存器配置時用這種模式

(2)status polling mode(狀態輪詢模式)：外部Flash的狀態寄存器查詢使用的是這種模式，如果開啟中斷，可以產生中斷信號

(3)memory-mapped mode(內存映射模式)：外部flash映射到MCU的地址空間，可以視為內部閃存，讀寫數據用的這種模式

STM32F7的quad-spi接口主要特點：

(1)三種工作模式

(2)Dual-Flash模式，可以同時接兩片Flash，共用CLK和CS片選線。這樣可以最多同時傳輸8位數據(4+4)

(3)支持SDR和DDR

(4)間接模式的DMA通道

(5)內嵌接收和發送FIFO

(6)支持FIFO threshold, timeout, operation complete, access error四種中斷

Quad-spi完整的命令格式由5部分組成，分別是Instruction,Address,Alternate-bytes,dummy-cycles和Data這5個階段，時序圖如圖所示

3.png (42.97 KB, 下載次數: 30)

2015-9-8 20:19 上傳

總結一下特點：

(1)每個階段都可以選擇是 1bit(SO/SI線 single SPI mode)，2bit(IO0/IO1線 dual SPI mode)，和4bit(IO0/IO1/IO2/IO3線 quad SPI mode)傳輸，

(2)寫數據時,dummy cycle可以為0；讀數據時，為了保證足夠的轉換時間，因為之前是寫數據，現在要變成讀，至少要1個dummy cycle

(3)這5個階段都不是必須的，可以沒有

(4)indirect mode模式，數據讀取時通過QUADSPI_DR寄存器；memory-mapped mode模式，數據直接返回和輸出通過AHB總線或者DMA

(5)SDR和DDR模式的區別：兩者的instruction階段都是CLK信號的下降沿數據傳輸；在DDR模式中，Address,Alternate-bytes和Data這3個階段都是上升沿和下降沿都有數據傳輸

(6)F7有32-byte FIFO，可以設置threshold(閾值)，接收數據數目超過該值時，FTF(FIFO threshold flag)=1

3.STM32F7-Discovery的quad-spi flash使用的是micron公司的N25Q128A系列，有128Mbit容量，后面附上數據手冊，原理圖如圖所示

1.png (29.91 KB, 下載次數: 25)

2015-9-8 19:45 上傳

這里主要說明quad-spi flash代碼流程分析

論壇可以下載STM32Cube_FW_F7_V1.1.0壓縮包，我也是從里面的例程中學習的。

選擇STM32Cube_FW_F7_V1.1.0/project/STM32746G-Discovery/example/QSPI/QSPI_ExecuteInPlace例程

(1)Flash配置寄存器初始化

/* Initialize QuadSPI ------------------------------------------------------ */

QSPIHandle.Instance = QUADSPI;

HAL_QSPI_DeInit(&QSPIHandle);

/* ClockPrescaler set to 2, so QSPI clock = 216MHz / (2+1) = 72MHz */

QSPIHandle.Init.ClockPrescaler? ???= 2;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? // 查閱手冊可知，最大頻率108MHz,這里為什么不用1呢？？

QSPIHandle.Init.FifoThreshold? ?? ?= 4;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???// FIFO的閾值為4bytes，

QSPIHandle.Init.SampleShifting? ???= QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;

QSPIHandle.Init.FlashSize? ?? ?? ? = POSITION_VAL(0x1000000) - 1;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //0x1000000=16MB,

QSPIHandle.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_2_CYCLE;? ?? ???//nCS stay high for at least 2 clock cycles between commands

QSPIHandle.Init.ClockMode? ?? ?? ? = QSPI_CLOCK_MODE_0;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//Clk stays low while nCS is released

QSPIHandle.Init.FlashID? ?? ?? ?? ?= QSPI_FLASH_ID_1;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//選擇第1片flash

QSPIHandle.Init.DualFlash? ?? ?? ? = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;

if (HAL_QSPI_Init(&QSPIHandle) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}復制代碼(2)使能寫操作

/* Enable write operations ------------------------------------------ */

sCommand.InstructionMode? ?= QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;

sCommand.Instruction? ?? ? = WRITE_ENABLE_CMD;

sCommand.AddressMode? ?? ? = QSPI_ADDRESS_NONE;

sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;

sCommand.DataMode? ?? ?? ? = QSPI_DATA_NONE;

sCommand.DummyCycles? ?? ? = 0;

sCommand.DdrMode? ?? ?? ???= QSPI_DDR_MODE_DISABLE;

sCommand.DdrHoldHalfCycle??= QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;

sCommand.SIOOMode? ?? ?? ? = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;

if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

/* Configure automatic polling mode to wait for write enabling ---- */

sConfig.Match? ?? ?? ???= 0x02;

sConfig.Mask? ?? ?? ?? ?= 0x02;

sConfig.MatchMode? ?? ? = QSPI_MATCH_MODE_AND;

sConfig.StatusBytesSize = 1;

sConfig.Interval? ?? ???= 0x10;

sConfig.AutomaticStop? ?= QSPI_AUTOMATIC_STOP_ENABLE;

sCommand.Instruction? ? = READ_STATUS_REG_CMD;

sCommand.DataMode? ?? ? = QSPI_DATA_1_LINE;

if (HAL_QSPI_AutoPolling(&QSPIHandle, &sCommand, &sConfig, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}復制代碼首先使用indrect mode，使用1bit instruction傳輸，命令是WRITE_ENABLE_CMD，無其他4個階段

源碼中定義? ?#define WRITE_ENABLE_CMD? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?0x06；

這里要查閱芯片手冊

5.png (21.35 KB, 下載次數: 20)

2015-9-8 21:14 上傳

確實是一致的。

接著使用automatic polling mode，命令是READ_STATUS_REG_CMD，讀status register

automatic polling mode有如下功能，它將查詢的得到的值和設置的Match值比較，只比較Mask中bit=1的位，設置可以為AND或者OR模式，

查閱手冊：

6.png (120.57 KB, 下載次數: 31)

2015-9-8 21:21 上傳

確實是bit1，即mask=0x02,當該位為1時，說明寫使能，故match=0x02;

(3)擦除flash的第一個sector

/* Erasing Sequence -------------------------------------------------- */

sCommand.Instruction = SECTOR_ERASE_CMD;? ?//塊擦除，64KB one sector

sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;

sCommand.Address? ???= qspi_addr;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//qspi_addr=0

sCommand.DataMode? ? = QSPI_DATA_NONE;

sCommand.DummyCycles = 0;

if (HAL_QSPI_Command_IT(&QSPIHandle, &sCommand) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}復制代碼(4)等待擦除完畢，使用automatic polling mode查詢，這里還是讀status register，但讀的是bit0位，而且預期值bit0=0；查閱手冊

7.png (27.46 KB, 下載次數: 18)

2015-9-8 21:30 上傳

/* Configure automatic polling mode to wait for memory ready ------ */

sCommand.InstructionMode? ?= QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;

sCommand.Instruction? ?? ? = READ_STATUS_REG_CMD;

sCommand.AddressMode? ?? ? = QSPI_ADDRESS_NONE;

sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;

sCommand.DataMode? ?? ?? ? = QSPI_DATA_1_LINE;

sCommand.DummyCycles? ?? ? = 0;

sCommand.DdrMode? ?? ?? ???= QSPI_DDR_MODE_DISABLE;

sCommand.DdrHoldHalfCycle??= QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;

sCommand.SIOOMode? ?? ?? ?= QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;

//bit0:write in progress 0:ready 1:busy

sConfig.Match? ?? ?? ???= 0x00;

sConfig.Mask? ?? ?? ?? ?= 0x01;

sConfig.MatchMode? ?? ? = QSPI_MATCH_MODE_AND;

sConfig.StatusBytesSize = 1;

sConfig.Interval? ?? ???= 0x10;

sConfig.AutomaticStop? ?= QSPI_AUTOMATIC_STOP_ENABLE;

if (HAL_QSPI_AutoPolling_IT(&QSPIHandle, &sCommand, &sConfig) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}復制代碼(5)寫使能并且寫數據

/* Enable write operations ----------------------------------------- */

QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle);

//QUAD INPUT FAST PROGRAM Data In:DQ[3:0];Address In:DQ0

/* Writing Sequence ------------------------------------------------ */

sCommand.Instruction = QUAD_IN_FAST_PROG_CMD;

sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;

sCommand.Address? ???= qspi_addr;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //qspi_addr=0

sCommand.DataMode? ? = QSPI_DATA_4_LINES;

sCommand.NbData? ?? ?= size;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//size = QSPI_PAGE_SIZE = 256

if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

if (HAL_QSPI_Transmit_DMA(&QSPIHandle, flash_addr) != HAL_OK)? ?? ?? ?//flash_addr = (uint8_t *)(&Load$QSPI$Base);

{

Error_Handler();

}復制代碼看到這里就不得不提一下scatter file文件

8.png (48.16 KB, 下載次數: 17)

2015-9-8 21:38 上傳

打開這個文件，STM32746G-DISCOVERY.sct

; *************************************************************

; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***

; *************************************************************

LR_IROM1 0x08000000 0x00100000??{? ? ; load region size_region

ER_IROM1 0x08000000 0x00100000??{??; load address = execution address

*.o (RESET, +First)

*(InRoot$Sections)

.ANY (+RO)

}

RW_IRAM1 0x20000000 0x00050000??{??; RW data

.ANY (+RW +ZI)

}

QSPI 0x90000000 0x00100000??{

*.o (.qspi)

}

}復制代碼可以看到和一般的scatter file(分散加載描述文件)相比，多了一個QSPI執行域，

學過的都知道，這里表示鏈接時，將所有目標文件的.qspi段放在QSPI執行域，

再看一下F7的內存映射

9.png (17.12 KB, 下載次數: 26)

2015-9-8 21:43 上傳

在0x8000 0000到0x9FFF FFFF有一個Quad SPI，這就是memory-mapped mode的由來。

因此上面flash_addr = (uint8_t *)(&Load$$QSPI$$Base) = 0x9000 0000; DMA傳輸就是將 0x9000 0000處開始的size = 256bytes的數據傳遞到flash,模式是indrect read mode

(6)判斷傳輸是否完成，判斷的方法同步驟4

(7)重復5、6步直到傳輸完max_size = (uint32_t)(&Load$$QSPI$$Length)=??0x00100000

(8)設置dummy-cycle的值，配置為memory-mapped mode，命令是QUAD_OUT_FAST_READ_CMD=0x6B，就是說映射完后，相對于內部flash

/* Configure Volatile Configuration register (with new dummy cycles) */

QSPI_DummyCyclesCfg(&QSPIHandle);

/* Reading Sequence ------------------------------------------------ */

sCommand.Instruction = QUAD_OUT_FAST_READ_CMD;

sCommand.DummyCycles = DUMMY_CLOCK_CYCLES_READ_QUAD;

sMemMappedCfg.TimeOutActivation = QSPI_TIMEOUT_COUNTER_DISABLE;

if (HAL_QSPI_MemoryMapped(&QSPIHandle, &sCommand, &sMemMappedCfg) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}復制代碼(9)執行.qspi段的代碼

/* Execute the code from QSPI memory ------------------------------- */

GpioToggle();復制代碼注意

#if defined(__CC_ARM)

#pragma arm section code = ".qspi"

#pragma no_inline

static void GpioToggle(void)

#elif defined(__ICCARM__)

static void GpioToggle(void) @ ".qspi"

#elif defined(__GNUC__)

static void __attribute__((section(".qspi"), noinline)) GpioToggle(void)

#endif

{

BSP_LED_Toggle(LED1);

/* Insert delay 200 ms */

HAL_Delay(200);

}復制代碼

我的問題：

學完之后，我一直對一個問題感到困惑，再用st-link燒寫程序時，這個.qspi段是不是放在內部flash中，只有在執行時，MCU才會到0x9000 0000處執行，這時MCU讀flash，但是對我們來說是屏蔽的，我們可以直接當內部flash使用。如果前面沒有執行DMA將0x9000 0000處數據傳遞到flash，后面是不是就不對了。這個時候為什么0x9000 0000處會有數據呢，實際上這里并沒有flash啊，希望有人能幫忙解答一下

總結

以上是生活随笔為你收集整理的stm32qspi内存映射_STM32F7-discovery QSPI接口使用心得的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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