原创 FLEXSPI 控制flash简述

 2020-8-26 19:18  3007 13 13 分类: MCU/ 嵌入式

注：参考野火的库开发指南及RM手册，简单描述关于Flexspi 控制flash的流程

下图为flexspi的架构图。

1.通讯引脚

FlexSPI 外设包含有 A/B 两组 SPI 通讯接口，即图 16-5中第①部分 IO_CTL（IO 控制逻辑）引出的“SPI Bus FA port”和“SPI Bus FB port” 。每组接口最多可外接 2个设备，具体引脚参考rm手册。

2.LUT查找表

访问 FLASH存储器通常包含一些读写功能的的控制指令，主控设备可通过这些指令访问 FLASH存储器。

为了适应这种需求， FlexSPI 外设中包含有一个指令查找表 LUT（Look Up Table），即图 16-5中第②部分 SEQ_CTL（序列控制逻辑）的主要内容，它用来预存储访问外部设备时可能使用到的指令，需要对 FLASH进行访问时，FlexSPI 会从查找表 LUT 中获取相应的指令然后通过 SPI 接口对 FLASH 发起通讯。

该表使用序列的形式缓存指令，最多支持 16 个指令序列，每个序列最多支持 8 个指令。例如，在某序列中缓存指令C1、 C2、 C3…，当控制执行该序列时，指令 C1、 C2、 C3…会被按顺序执行。

查找表LUT的构成

3. 命令仲裁器

图 16-5中第③部分是 ARB_CTL（仲裁器逻辑），它主要用来决定执行哪一套命令。在其后有一个 AHB_CTL（AHB命令控制逻辑）和 IP_CTL（IP 命令控制逻辑），它们分别代表了内核对 FlexSPI 的两种控制方式，该仲裁器逻辑就是决定它们谁拥有对前面逻辑单元（SEQ_CTL 和 IO_CTL）的控制权。

4.IP commond 控制：

图16-5中第④部分 IP_CTL 是 IP 命令控制逻辑，它包含 IP_RX_FIFO 和 IP_TX_FIFO用来缓冲收发的数据，它们均为16*64Bits大小。 IP_CTL连接至 32位的 ARM IP 总线，通过它可以向 ARB_CTL（仲裁器逻辑）发送控制命令，从而利用FlexSPI 访问外部 SPI 设备。 IP 命令实际上就是内核通过访问外设寄存器的方式控制外设，FlexSPI 外设的寄存器大都是为这种控制方式服务的，包括 IP_RX_FIFO 和 IP_TX_FIFO都是以寄存器的形式提供给用户进行访问，这种方式其实与前面的 GPIO、 LPI2C、LPUART 等外设的控制方式一样，
这样命名主要是为了与后面的 AHB命令方式进行区分。
IP 命令的控制流程如下：
(1) 往 IP_TX_FIFO填充要传输的数据；
(2) 通过 IPCR0寄存器设置要写入的 FLASH内部存储单元的首地址，要传输的数据
大小以及要执行的 LUT 命令序列的编号；
(3) 对寄存器 IPCMD 的 TRG位置 1触发 FlexSPI 访问；
(4) 检查寄存器 INTR的 IPCMDDONE 位以等待至 FlexSPI 外设执行完该指令；
(5) 若执行的命令序列有会接收数据，那么接收到的数据会被缓存至 IP_RX_FIFO中。

读取IP_RX_FIFO中的数据，可以通过两种地址方式，①ips bus（100-180）②ahb bus（7fc00000-10000200），同时可以通过DMA读取

向IP_TX_FIFO填充数据同读取。

5. AHB 命令控制逻辑图16-5中第⑤部分 AHB_CTL是 AHB命令控制逻辑，它包含有 128*64Bits 大小的AHB_RX_BUF 和 8*64Bits 大小的 AHB_TX_BUF 用来缓冲收发的数据，AHB_CTL连接至64位的 AHBP 总线，通过它可以向 ARB_CTL（仲裁器逻辑）发送控制命令，从而FlexSPI访问外部 SPI 设备。

AHB命令访问flash只能对flash进行读或者写操作，无法实现相关的状态功能，如擦除，配置模式等功能。
使用AHB命令的方式是直接访问RT1052内部的0x600 0000-0x1000 0000地址，对这些地址的读写访问会触发 FlexSPI 产生 SPI 控制时序，然后对连接的 FLASH内部存储单元进行读写，这种功能称为地址映射。

例如可以把外部 NOR Flash存储器的内部地址 0x0映射到 RT1052的0x60000000地址，初始化好 FlexSPI 后，当我们直接使用指针读取 RT1052的0x60000000地址的内容时，会自动触发FlexSPI外设访问外部的 NOR Flash存储器的0x0地址获得数据，访问时它会自动使用AHB_RX_BUF及AHB_TX_BUF缓冲数据。
AHB 命令仅支持对 FLASH存储单元的读写访问，对 FLASH存储器的工作模式或状态寄存器的读取需要使用 IP 命令实现。
特别地，对IP命令的两个 FIFO也可以通过地址映射来访问，其中IP_RX_FIFO映射至0x7FC00000 -0x10000200地址，而IP_TX_FIFO映射至0x7F800000 -0x11000400地址。

触发AHB write command 的条件有以下三种：

l当前AHB burst的最后一个beat完成
l当前的beat数据填充后AHB TX 缓存已经满了
lAHB总线编程IDLE?或者新的AHB burst发来且TX缓存区内容不为空。

下面是RM手册原文：

在AHB总线访问flash时通讯等待时间由以下两个（寄存器）来设置：

AHB 写flash操作流程图

在这段代码中对整个扇区写入时没有使用 AHB命令，因为经过我们测试和调整各种参数的努力后，使用 AHB 命令写入大量数据时仍然不正常，在靠后的数据总是无法写入，考虑到写入操作还要对扇区进行擦除操作（AHB 命令是不支持擦除操作的），所以我们不建议使用 AHB 命令对 FLASH 进行写入。不过使用 AHB命令对 FLASH进行读取还是比较推荐的，这种方式操作非常方便。