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' ]0 J! k7 Y. |. W- i2 O4 p5 G$ f& I
FMC和QSPI引脚冲突的解决
! V6 d6 j7 x5 O: J9 f
$ K9 ^3 _9 ?$ P: g. w分享一个 QSPI N25Q256A的读写程序，支持QUAD, 4字节模式

9 n# K9 n0 C, k! z
' a+ H9 j& J/ ^9 P+ _! T1.QuadSPI接口的特点。与普通的SPI Flash接口相比，quadSPI可以接四位数据线，传输速率大大提高
STM32F7的quad-spi接口有三种模式
（1）indirect mode（间接模式）：所有操作都是用的QUADSPI寄存器，通常在对FLASH寄存器配置时用这种模式
1 x8 e* z, X9 n  V7 B# h（2）status polling mode（状态轮询模式）：外部Flash的状态寄存器查询使用的是这种模式，如果开启中断，可以产生中断信号
（3）memory-mapped mode（内存映射模式）：外部flash映射到MCU的地址空间，可以视为内部闪存，读写数据用的这种模式
8 l7 W) N- o! M. M) [
STM32F7的quad-spi接口主要特点：
（1）三种工作模式
（2）Dual-Flash模式，可以同时接两片Flash，共用CLK和CS片选线。这样可以最多同时传输8位数据（4+4）
（3）支持SDR和DDR
9 J. x7 |- |, X& q4 T; h% D  x（4）间接模式的DMA通道
（5）内嵌接收和发送FIFO
（6）支持FIFO threshold, timeout, operation complete, access error四种中断
4 e2 B& R1 ?5 d/ N$ U
Quad-spi完整的命令格式由5部分组成，分别是Instruction,Address,Alternate-bytes,dummy-cycles和Data这5个阶段，时序图如图所示

  A! l1 a' P' m4 F总结一下特点：
（1）每个阶段都可以选择是 1bit(SO/SI线 single SPI mode)，2bit(IO0/IO1线 dual SPI mode)，和4bit(IO0/IO1/IO2/IO3线 quad SPI mode)传输，
7 w: f5 m5 u5 x: N$ @7 G# s/ H% q（2）写数据时,dummy cycle可以为0；读数据时，为了保证足够的转换时间，因为之前是写数据，现在要变成读，至少要1个dummy cycle
（3）这5个阶段都不是必须的，可以没有
. p4 U# w1 s+ r+ R（4）indirect mode模式，数据读取时通过QUADSPI_DR寄存器；memory-mapped mode模式，数据直接返回和输出通过AHB总线或者DMA
! e( D: n1 b$ ^; o$ r4 L（5）SDR和DDR模式的区别：两者的instruction阶段都是CLK信号的下降沿数据传输；在DDR模式中，Address,Alternate-bytes和Data这3个阶段都是上升沿和下降沿都有数据传输
2 K4 x8 T4 F( J9 }2 w5 v（6）F7有32-byte FIFO，可以设置threshold（阈值），接收数据数目超过该值时，FTF（FIFO threshold flag）=1



) V1 V  ^) D6 a$ U# ?/ w3.STM32F7-Discovery的quad-spi flash使用的是micron公司的N25Q128A系列，有128Mbit容量，后面附上数据手册，原理图如图所示
3 G- |8 U7 p; f& I) f6 m6 {

这里主要说明quad-spi flash代码流程分析
9 x: H" s6 [* W( o, L; |论坛可以下载STM32Cube_FW_F7_V1.1.0压缩包，我也是从里面的例程中学习的。
8 z. i0 s& I2 W* T) o' G选择STM32Cube_FW_F7_V1.1.0/project/STM32746G-Discovery/example/QSPI/QSPI_ExecuteInPlace例程
( Z# I4 v' x' A0 T5 E! v! h（1）Flash配置寄存器初始化

1.   /* Initialize QuadSPI ------------------------------------------------------ */
   
2.   QSPIHandle.Instance = QUADSPI;         
   5 e" X2 @0 m9 u& E8 _" x/ {
3.   HAL_QSPI_DeInit(&QSPIHandle);
     y2 B; c- }. {
4.         
   
5.   /* ClockPrescaler set to 2, so QSPI clock = 216MHz / (2+1) = 72MHz */
   
6.   QSPIHandle.Init.ClockPrescaler     = 2;                                                                // <span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">查阅手册可知，最大频率108MHz,这里为什么不用1呢？？</span>
   
7.   QSPIHandle.Init.FifoThreshold      = 4;                                                                 // FIFO的阈值为4bytes，
   + w1 f7 `; x7 O- S
8.   QSPIHandle.Init.SampleShifting     = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;
   2 z% ?5 e+ T) |. ?. |  O' s
9.   QSPIHandle.Init.FlashSize          = POSITION_VAL(0x1000000) - 1;                         //0x1000000=16MB,
   3 q4 C. {" v) ^+ H1 `$ o9 H4 I" S
10.   QSPIHandle.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_2_CYCLE;        //nCS stay high for at least 2 clock cycles between commands
    * q. s) n- p8 P# p5 s
11.   QSPIHandle.Init.ClockMode          = QSPI_CLOCK_MODE_0;                                    //Clk stays low while nCS is released
    . Z% ]8 l8 V" ?2 l
12.   QSPIHandle.Init.FlashID            = QSPI_FLASH_ID_1;                                               //选择第1片flash
    
13.   QSPIHandle.Init.DualFlash          = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;
    0 Y3 u1 q8 I5 @. y5 R+ g
14.   
    
15.   if (HAL_QSPI_Init(&QSPIHandle) != HAL_OK)
    6 f+ v7 Q8 Z* |# V1 ?
16.   {
    ; {( z- k6 S/ i* M) A8 [
17.     Error_Handler();
    4 {4 e$ u7 L8 l0 r5 N1 S
18.   }

复制代码

(2)使能写操作

1.   /* Enable write operations ------------------------------------------ */
   : ]& {8 T" M% c+ A$ r: @" M5 W5 {
2.   sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;            
   " v. U" B! }8 L4 v
3.   sCommand.Instruction       = WRITE_ENABLE_CMD;
   ! F- Q/ i; h) t0 e) L
4.   sCommand.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_NONE;
   
5.   sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
   
6.   sCommand.DataMode          = QSPI_DATA_NONE;
   / u7 Y. a* \  `' ~( z
7.   sCommand.DummyCycles       = 0;
   
8.   sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
   
9.   sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
   % ]% y1 |4 T  G1 @( f4 h. N  w
10.   sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    ! f! G; a' E9 A
11. 
    * [: c- i0 M/ C0 c
12.   if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
13.   {
    ( T6 ]% y+ V* j  {0 b( x0 w$ a
14.     Error_Handler();
    5 d, M6 H% Y$ |# I1 m& l4 w
15.   }
    % i7 {& f# C$ a
16.   
    
17.   /* Configure automatic polling mode to wait for write enabling ---- */
    
18.   sConfig.Match           = 0x02;
    
19.   sConfig.Mask            = 0x02;
    * y! m0 Y5 }5 O" h* i) I- ]& Y; ?
20.   sConfig.MatchMode       = QSPI_MATCH_MODE_AND;
    7 X! O* }, q6 {2 ?0 [( V$ w" N. d
21.   sConfig.StatusBytesSize = 1;
    4 s) l' S5 q1 v+ J: [+ }. H$ e& R
22.   sConfig.Interval        = 0x10;
    
23.   sConfig.AutomaticStop   = QSPI_AUTOMATIC_STOP_ENABLE;
    
24. 
    
25.   sCommand.Instruction    = READ_STATUS_REG_CMD;
    + i/ R; k/ {4 k) a
26.   sCommand.DataMode       = QSPI_DATA_1_LINE;
    * M! V0 U& S5 |  y5 W" ~
27. 
    3 f  v* Y5 l% K$ X6 k& E( Z; k, Y
28.   if (HAL_QSPI_AutoPolling(&QSPIHandle, &sCommand, &sConfig, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
29.   {
    
30.     Error_Handler();
    % D! j' t0 w" {% B* d
31.   }

复制代码

首先使用indrect mode，使用1bit instruction传输，命令是 WRITE_ENABLE_CMD，无其他4个阶段
# c% G$ d4 L6 D7 U* k' o* B2 O源码中定义   #define WRITE_ENABLE_CMD                     0x06；
8 l* R, ~' O$ A5 U% {7 y这里要查阅芯片手册
' l9 n& A: G$ \( X
1 j9 o! J# w+ d: B7 c: F确实是一致的。
接着使用automatic polling mode，命令是READ_STATUS_REG_CMD，读status register
automatic polling mode有如下功能，它将查询的得到的值和设置的Match值比较，只比较Mask中bit=1的位，设置可以为AND或者OR模式，
$ r' R+ f3 P+ ]+ u查阅手册：
. d8 c9 S& E4 x$ a

确实是bit1，即mask=0x02,当该位为1时，说明写使能，故match=0x02;
（3）擦除flash的第一个sector
9 y, Y  b, H5 u1 U

1.         /* Erasing Sequence -------------------------------------------------- */
   0 ^" N1 x4 }( c
2.         sCommand.Instruction = SECTOR_ERASE_CMD;   //块擦除，64KB one sector
   
3.         sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
   : F. M2 |( j: u2 ~  l  D1 Q& t
4.         sCommand.Address     = qspi_addr;                          //qspi_addr=0
   
5.         sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_NONE;
   
6.         sCommand.DummyCycles = 0;
   
7. 
   , s+ S9 w# C* O8 K. x
8.         if (HAL_QSPI_Command_IT(&QSPIHandle, &sCommand) != HAL_OK)
   . x9 L5 d9 Z3 {! ?* t) T
9.         {
   ) ]/ j  K2 X( X; s4 P8 C* j1 b) B
10.           Error_Handler();
    ( L0 |6 v/ @1 Y1 [' b4 U0 h
11.         }

复制代码

(4)等待擦除完毕，使用automatic polling mode查询，这里还是读status register，但读的是bit0位，而且预期值bit0=0；查阅手册
% ^6 P) Q# f2 T, a0 W  f

1.   /* Configure automatic polling mode to wait for memory ready ------ */  
   ( O1 i0 h' v% M; a( m: |
2.   sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
   
3.   sCommand.Instruction       = READ_STATUS_REG_CMD;
   
4.   sCommand.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_NONE;
   9 V& A4 t; F9 z' S( I! i* u
5.   sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
   
6.   sCommand.DataMode          = QSPI_DATA_1_LINE;
   
7.   sCommand.DummyCycles       = 0;
   
8.   sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
   - z! t0 D" A# I7 f" K# i
9.   sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
   # W5 [% E- D) v$ i/ j( I
10.   sCommand.SIOOMode         = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    . u5 u. {  u% F2 ~5 V
11. 
    4 o5 B  h# Z9 y* |" O% o
12.         //bit0:write in progress 0:ready 1:busy
    
13.   sConfig.Match           = 0x00;
    ! _- r6 }9 o+ W' Y) w: z
14.   sConfig.Mask            = 0x01;
    & e( C! ]9 w+ Z0 Y6 I, G& v8 p
15.   sConfig.MatchMode       = QSPI_MATCH_MODE_AND;
    ; V/ Q6 q) J7 A9 r: z- Y8 p. {
16.   sConfig.StatusBytesSize = 1;
      l) \# e  G% P+ R5 c$ j6 W! t
17.   sConfig.Interval        = 0x10;
    $ o, r, i( n# M( w0 S3 }2 u
18.   sConfig.AutomaticStop   = QSPI_AUTOMATIC_STOP_ENABLE;
    5 h; C) Y; ~4 z2 N3 E' Z
19. 
    & b! f/ X: ]4 V& `6 ^$ C0 ]
20.   if (HAL_QSPI_AutoPolling_IT(&QSPIHandle, &sCommand, &sConfig) != HAL_OK)
    8 A1 E  h8 h3 ~! ^' v0 S
21.   {
    
22.     Error_Handler();
    
23.   }

复制代码

（5）写使能并且写数据

1. /* Enable write operations ----------------------------------------- */
   * z8 w- v% ?) g2 [1 q: n* A
2.           QSPI_WriteEnable(&QSPIHandle);
   
3. 
   1 H& I% S# I  A0 U  N/ @
4.                                         //QUAD INPUT FAST PROGRAM Data In:DQ[3:0];Address In:DQ0
   
5.           /* Writing Sequence ------------------------------------------------ */
   
6.           sCommand.Instruction = QUAD_IN_FAST_PROG_CMD;
   % {: b, V/ p. P5 h  u
7.           sCommand.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
   * g$ Y5 y6 j3 X+ ~
8.           sCommand.Address     = qspi_addr;                                              //qspi_addr=0
   ! s8 R) R+ P' @" O
9.           sCommand.DataMode    = QSPI_DATA_4_LINES;
   
10.           sCommand.NbData      = size;                                                         //size = QSPI_PAGE_SIZE = 256
    ) S1 O. Q/ }& w1 ~" y+ g
11. 
    " K8 u: C) g! U) H( [7 a  D( A
12.           if (HAL_QSPI_Command(&QSPIHandle, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
13.           {
    
14.             Error_Handler();
    
15.           }
    6 Q$ }* @6 y# v2 ]2 _! K
16. 
    " C. ~; g( G# @& Z4 T, J1 u) g/ d5 k2 g
17.           if (HAL_QSPI_Transmit_DMA(&QSPIHandle, flash_addr) != HAL_OK)         //flash_addr = (uint8_t *)(&Load$QSPI$Base);
    
18.           {
    ! H( h7 O& r# T  z
19.             Error_Handler();
    
20.           }

复制代码

看到这里就不得不提一下scatter file文件

打开这个文件，STM32746G-DISCOVERY.sct

1. ; *************************************************************
   
2. ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
   
3. ; *************************************************************
   
4. 
   
5. LR_IROM1 0x08000000 0x00100000  {    ; load region size_region
   4 W5 O9 d7 W& H! c& [
6.   ER_IROM1 0x08000000 0x00100000  {  ; load address = execution address
   1 w8 o  l2 F& ~1 ]
7.    *.o (RESET, +First)
   
8.    *(InRoot$Sections)
   
9.    .ANY (+RO)
   ! T' g8 i! e$ J8 C, _& `) I7 G+ c; G
10.   }
    
11.   RW_IRAM1 0x20000000 0x00050000  {  ; RW data
    
12.    .ANY (+RW +ZI)
    
13.   }
    # h% M0 J& V7 A2 w
14.   QSPI 0x90000000 0x00100000  {
    % j! r$ c* b) V) N8 ?
15.    *.o (.qspi)
    
16.   }
    
17. }

复制代码

可以看到和一般的scatter file（分散加载描述文件）相比，多了一个QSPI执行域，
5 L( Z: u- F% Z0 K8 j7 ^, _学过的都知道，这里表示链接时，将所有目标文件的.qspi段放在QSPI执行域，
$ f( Q5 W% l7 g3 v1 l: q再看一下F7的内存映射
# ^+ r7 W' R0 |. W0 D
8 M4 P; U4 H: @/ k/ E+ s: [在0x8000 0000到0x9FFF FFFF有一个Quad SPI，这就是memory-mapped mode的由来。
9 D# |" l) K4 @" v% z* i1 y# m因此上面flash_addr = (uint8_t *)(&Load$$QSPI$$Base) = 0x9000 0000; DMA传输就是将 0x9000 0000处开始的size = 256bytes的数据传递到flash,模式是indrect read mode
  A# @* H/ q* @! z( I# J- ]（6）判断传输是否完成，判断的方法同步骤4
（7）重复5、6步直到传输完max_size = (uint32_t)(&Load$$QSPI$$Length)=  0x00100000
（8）设置dummy-cycle的值，配置为memory-mapped mode，命令是 QUAD_OUT_FAST_READ_CMD=0x6B，就是说映射完后，相对于内部flash
# D' ~8 z$ Y' c9 `

1. /* Configure Volatile Configuration register (with new dummy cycles) */
   - a% ?, P- l; A# I1 a7 f
2.             QSPI_DummyCyclesCfg(&QSPIHandle);
   
3. 
   
4.             /* Reading Sequence ------------------------------------------------ */
   
5.             sCommand.Instruction = QUAD_OUT_FAST_READ_CMD;
   : `" l3 X/ d  |3 g& p% @) E- q
6.             sCommand.DummyCycles = DUMMY_CLOCK_CYCLES_READ_QUAD;
   0 w  X8 ]( {* t0 ~: y
7. 
   : B5 I# A3 O2 d
8.             sMemMappedCfg.TimeOutActivation = QSPI_TIMEOUT_COUNTER_DISABLE;
   
9. 
   / \8 h! z1 x! A! l* ^2 I, Y
10.             if (HAL_QSPI_MemoryMapped(&QSPIHandle, &sCommand, &sMemMappedCfg) != HAL_OK)
    9 ?' K0 A" K+ P
11.             {
    
12.               Error_Handler();
    3 t2 e3 f* v+ K( i1 z
13.             }

复制代码

（9）执行.qspi段的代码

1. /* Execute the code from QSPI memory ------------------------------- */
   ) k+ m6 x0 X! V1 C" n9 P
2.           GpioToggle();

复制代码

注意

1. #if defined(__CC_ARM)
   , {2 {4 i  b8 Z% m7 @
2. #pragma arm section code = ".qspi"
   " F& s2 |3 B. a8 X
3. #pragma no_inline
   ; W( \, i% z0 x4 U7 K
4. static void GpioToggle(void)
   
5. #elif defined(__ICCARM__)
   - f& p; }+ H' ~( t' s! _1 G
6. static void GpioToggle(void) @ ".qspi"
   
7. #elif defined(__GNUC__)
   / G; j+ @/ p( x. `: ]
8. static void __attribute__((section(".qspi"), noinline)) GpioToggle(void)
   9 ]4 `" E4 w4 h
9. #endif
   + u( e) v- u1 ]  l9 g
10. 
    5 X* m3 r/ c; ^
11. {
    1 G$ U+ _# ~- o" `# u# e2 Q8 d
12.   BSP_LED_Toggle(LED1);
    
13.   /* Insert delay 200 ms */
    
14.   HAL_Delay(200);
    , H& Q/ M5 _6 J% l9 @
15. }

复制代码

我的问题：
学完之后，我一直对一个问题感到困惑，再用st-link烧写程序时，这个.qspi段是不是放在内部flash中，只有在执行时，MCU才会到0x9000 0000处执行，这时MCU读flash，但是对我们来说是屏蔽的，我们可以直接当内部flash使用。如果前面没有执行DMA将0x9000 0000处数据传递到flash，后面是不是就不对了。这个时候为什么0x9000 0000处会有数据呢，实际上这里并没有flash啊，希望有人能帮忙解答一下
; k' U) U1 q- t' c

netlhx 发表于 2015-9-9 09:14
这个位置就是映射到4G空间的FLASH的地址

; b3 _% [4 p4 R5 \0 s4 c请问一下，这个位置实际上并没有flash，那程序在执行步骤5,6,7，将这个位置的内容通过DMA写入到实际的flash上时，MCU是怎么怎么知道要传输数据的内容，毕竟映射的地址那里并没有flash。还有程序烧写进去时 .qspi段是放在哪里呢

学习了。。。

狂奔的小冉 发表于 2016-3-11 17:46
* W" }6 e; j7 a' H, n% W5 y- i我想问一下，WRIRE ENABLE这些参数的说明是那份文档，我最近做F446，但是user manual没有Instruction的具体 ...

n25q_128mb_3v_65nm.pdf (1.11 MB, 下载次数: 133)

2016-3-13 09:27 上传

点击文件名下载附件
. [  J5 w- Z+ S8 I

先学习下。。。

学习下                     

这个位置就是映射到4G空间的FLASH的地址

研究的比较细。

支持楼主的原创分享

学习了，顶顶。

我想问一下，WRIRE ENABLE这些参数的说明是那份文档，我最近做F446，但是user manual没有Instruction的具体说明。谢谢

我想问一下，WRIRE ENABLE这些参数的说明是那份文档，我最近做F446，但是user manual没有Instruction的具体说明。谢谢

feiting94 发表于 2016-3-13 09:28

原来是在EEPROM的 datasheet里。。。谢谢了！

今天也在研究Qspi 在keil添加FLASH的界面可以添加外部的Qspi存储器，应该可以将程序下载进去