一、QSPI接口介绍

QUADSPI 是一种专用的通信接口，连接单、双或四（条数据线）SPI Flash 存储介质。该接口可以在以下三种模式下工作：

 间接模式：使用 QUADSPI 寄存器执行全部操作，支持对FALSH进行读、写、擦除、锁定等操作。

 状态轮询模式：周期性读取外部 Flash 状态寄存器，而且标志位置 1 时会产生中断（如擦除或烧写完成，会产生中断）

 内存映射模式：外部 Flash 映射到微控制器地址空间，从而系统将其视作内部存储器

采用双闪存模式时，将同时访问两个 Quad-SPI Flash，吞吐量和容量均可提高二倍。

内存映射模式支持XIP，即可以将代码放在外部FLASH运行，缺点就是有延迟，没有内部运行速度快，且外部FALSH只能读，不能写入或擦除。

内存映射模式下QUADSPI 外设若没有正确配置并使能，禁止访问 QUADSPI Flash 的存储区域。即使 Flash 容量更大，寻址空间也无法超过 256MB。

二、 STM32QSPI 功能框图

STM32F7系列支持双QSPI接口，可以接两个外部FLASH，本文只介绍接一个FALSH的情况。QSPI使用6根线通信，其中数据线4根，1根时钟线，1根片选线，但是程序里是可以配置工作在几线模式。

三、QUADSPI  命令序列

QUADSPI 通过命令与 Flash 通信 每条命令包括指令、地址、交替字节、空指令和数据这五
个阶段，任一阶段均可跳过，但至少要包含指令、地址、交替字节或数据阶段之一。
nCS 在每条指令开始前下降，在每条指令完成后再次上升。

上图清晰的展示了一次QSPI通信过程，它完整的包含了通信的5个阶段，但不是每次通信都需要包含这5个阶段.

交替字节阶段，将 1-4 字节发送到 Flash，一般用于控制操作模式。|正常读写是不需要的，所以这个阶段可以省略（结构体中该参数置0）；

空指令周期阶段，给定的 1-31 个周期内不发送或接收任何数据，目的是当采用更高
的时钟频率时，给 Flash 留出准备数据阶段的时间。
若 DummyCycles为零，则跳过空指令周期阶段，命令序列直接进入数据阶段（如果存在）。

此外，并不是每次通信都需要包含以上各个阶段，例如，打开写使能指令，只有指令阶段，其他阶段的参数都置0.再比如，读芯片ID，只有指令和数据阶段，具体包含哪些阶段需要参照芯片手册配置。

四、QUADSPI  信号接口协议模式

下面提到的几线模式都是指数据线的根数

单线 SPI  模式（即普通SPI通信，等同于使用MISO、MOSI、CLK、CS方式通信）:
传统 SPI 模式允许串行发送/接收单独的 1 位。在此模式下，数据通过 SO 信号（其 I/O 与
IO0 共享）发送到 Flash。从 Flash 接收到的数据通过 SI（其 I/O 与 IO1 共享）送达。
通过将（QUADSPI_CCR 中的）IMODE/ADMODE/ABMODE/DMODE 字段设置为 01，可
对不同的命令阶段分别进行配置，以使用此单个位模式。
在每个已配置为单线模式的阶段中：
 IO0 (SO) 处于输出模式
 IO1 (SI) 处于输入模式（高阻抗）
 IO2 处于输出模式并强制置“0”（以禁止“写保护”功能）
 IO3 处于输出模式并强制置“1”（以禁止“保持”功能）

双线 SPI  模式：
在双线模式下，通过 IO0/IO1 信号同时发送/接收两位。
通过将 QUADSPI_CCR 寄存器的 IMODE/ADMODE/ABMODE/DMODE 字段设置为 10，可
对不同的命令阶段分别进行配置，以使用双线 SPI 模式。
在每个已配置为双线模式的阶段中：
 IO0/IO1 在数据阶段进行读取操作时处于高阻态（输入），在其他情况下为输出
 IO2 处于输出模式并强制置“0”
 IO3 处于输出模式并强制置“1”
在空指令阶段，若 DMODE = 01，则 IO0/IO1 始终保持高阻态。


四线 SPI  模式:
在四线模式下，通过 IO0/IO1/IO2/IO3 信号同时发送/接收四位。
通过将 QUADSPI_CCR 寄存器的 IMODE/ADMODE/ABMODE/DMODE 字段设置为 11，可
对不同的命令阶段分别进行配置，以使用四线 SPI 模式。
在每个已配置为四线模式的阶段中，IO0/IO1/IO2/IO3 在数据阶段进行读取操作时均处于高
阻态（输入），在其他情况下为输出。
在空指令阶段中，若 DMODE = 11，则 IO0/IO1/IO2/IO3 均为高阻态。
IO2 和 IO3 仅用于 Quad SPI 模式 如果未配置任何阶段使用四线 SPI 模式，即使 QUADSPI
激活，对应 IO2 和 IO3 的引脚也可用于其他功能。


SDR  模式(默认工作模式)
默认情况下，QUADSPI 在单倍数据速率 (SDR) 模式下工作。
在 SDR 模式下，当 QUADSPI 驱动 IO0/SO、IO1、IO2、IO3 信号时，这些信号仅在 CLK
的下降沿发生转变。
在 SDR 模式下接收数据时，QUADSPI 假定 Flash 也通过 CLK 的下降沿发送数据。默认情
况下 (SSHIFT = 0 时)，将使用 CLK 后续的边沿（上升沿）对信号进行采样。


DDR  模式
在 DDR 模式下，当 QUADSPI 在地址/交替字节/数据阶段驱动 IO0/SO、IO1、IO2、IO3 信
号时，将在 CLK 的每个上升沿和下降沿发送 1 位。
指令阶段不受 DDRM 的影响。始终通过 CLK 的下降沿发送指令。
在 DDR 模式下接收数据时，QUADSPI 假定 Flash 通过 CLK 的上升沿和下降沿均发送数
据。若 DDRM = 1，固件必须清零 SSHIFT 位 (QUADSPI_CR[4])。因此，在半个 CLK 周期
后（下一个反向边沿）对信号采样。

五、QSPI 配置（HAL库）

1.首先根据硬件电路，配置相关引脚，开启引脚和QSPI时钟

1. void HAL_QSPI_MspInit(QSPI_HandleTypeDef* qspiHandle)
   
2. {
   
3. 
   
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   
5.   if(qspiHandle->Instance==QUADSPI)
   
6.   {
   
7.   /* USER CODE BEGIN QUADSPI_MspInit 0 */
   
8. 
   
9.   /* USER CODE END QUADSPI_MspInit 0 */
   
10.     /* QUADSPI clock enable */
    
11.     __HAL_RCC_QSPI_CLK_ENABLE();
    
12. 
    
13.     __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
    
14.     __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
15.     __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
    
16.     /**QUADSPI GPIO Configuration   
    
17.     PE2     ------> QUADSPI_BK1_IO2
    
18.     PB6     ------> QUADSPI_BK1_NCS
    
19.     PB2     ------> QUADSPI_CLK
    
20.     PD12     ------> QUADSPI_BK1_IO1
    
21.     PD13     ------> QUADSPI_BK1_IO3
    
22.     PD11     ------> QUADSPI_BK1_IO0
    
23.     */
    
24.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    
25.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
26.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
27.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
28.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_QUADSPI;
    
29.     HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
    
30. 
    
31.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
    
32.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
33.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
34.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
35.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_QUADSPI;
    
36.     HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    
37. 
    
38.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    
39.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
40.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
41.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
42.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_QUADSPI;
    
43.     HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    
44. 
    
45.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_11;
    
46.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
47.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
48.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
49.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_QUADSPI;
    
50.     HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
    
51. 
    
52.   /* USER CODE BEGIN QUADSPI_MspInit 1 */
    
53. 
    
54.   /* USER CODE END QUADSPI_MspInit 1 */
    
55.   }
    
56. }

复制代码

2.接着初始化SPI外设

1. 
   
2. QSPI_HandleTypeDef hqspi;
   
3. 
   
4. /* QUADSPI init function */
   
5. void MX_QUADSPI_Init(void)
   
6. {
   
7.   hqspi.Instance = QUADSPI;//QSPI外设
   
8.   hqspi.Init.ClockPrescaler = 2;//QPSI分频比，N25Q128最大频率为104M，此处216/(2+1)=72M
   
9.   hqspi.Init.FifoThreshold = 4;//FIFO阈值为4个字节
   
10.   hqspi.Init.SampleShifting = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;//采样移位半个周期(DDR模式下,必须设置为0)
    
11.   hqspi.Init.FlashSize = POSITION_VAL(0X1000000)-1;//SPI FLASH大小，N25Q128大小为16M字节
    
12.   hqspi.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_6_CYCLE;//片选高电平时间为6个时钟(1/72*6=55.2ns),即手册里面的tSHSL参数
    
13.   hqspi.Init.ClockMode = QSPI_CLOCK_MODE_0;//时钟模式0
    
14.   hqspi.Init.FlashID = QSPI_FLASH_ID_1;//第一片flash
    
15.   hqspi.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;//禁止双FLASH模式
    
16.   if (HAL_QSPI_Init(&hqspi) != HAL_OK)//初始化QSPI外设
    
17.   {
    
18.     Error_Handler();
    
19.   }
    
20. }

复制代码

3.由于使用的是间接模式，我们对FLASH的所有操作都需要通过FLASH内部寄存器来完成，也就是通过向FALSH发送对应的指令来获得我们想要的结果，此时的FALSH就是一个普通的SPI协议外设，所以接下来所有对FALSH所有的操作都需要先发送相关指令，我们需要配置指令参数（指令类型、地址、数据宽度、地址宽度等等）。

我们首先需要配置下面的命令参数结构体：

Instruction:指令类型（读、写、擦除等等）

Address:需要读取或写入数据的起始地址

NbData:需要读取或写入数据的长度

DataMode：数据传输模式，就是数据用几根线传输（1、2、4线可选），后面的AddreMode类似，就是用几根线传输地址，InstructionMode就是用几根线传输指令。

这三个参数都需要根据芯片数据手册来选择，手册上说明支持该模式才可以选择，否则会通信错误，另外，数据传输模式的不同，对应的指令类型也会不同，比如N25Q128 READ指令对应单线传输模式，Quad I/O Fast Read则对应四线传输模式，这些对应关系手册上都有详细说明！！！

4.读取芯片JEDEC ID

首先查看手册上读取JEDEC ID的时序：

可以看出，读ID这条指令是只有指令阶段和数据阶段，且都是单线传输模式，所以

InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;//指令单线传输模式

DataMode = QSPI_DATA_1_LINE；//数据单线传输模式

Address和AddressMode 这两个参数的值都置0，表示无地址。

NbData ：是想要读取的数据长度+1，ID是3个字节，这里令NbData=3

其他值和下面代码保持一致即可。

然后 使用HAL_QSPI_Command函数将读ID指令发送给FALSH，等待发送完成

最后 调用HAL_QSPI_Receive，接受FALSH返回的数据，即芯片ID

1. /**
   
2. * @brief  读取FLASH ID
   
3. * @param   无
   
4. * @retval FLASH ID
   
5. */
   
6. uint32_t QSPI_FLASH_ReadID(void)
   
7. {
   
8.      QSPI_CommandTypeDef s_command;
   
9. 
   
10.      uint32_t Temp = 0;
    
11. 
    
12.      uint8_t pData[3];
    
13. 
    
14.      /* 读取JEDEC ID */
    
15. 
    
16.      s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;//指令阶段的操作模式，00：无指令；01：单线传输指令；10：双线传输指令；11：四线传输指令。
    
17. 
    
18.      s_command.Instruction       = READ_JEDEC_ID_CMD;//读取芯片ID指令
    
19. 
    
20.      s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;//定义地址长度
    
21. 
    
22.      s_command.DataMode          = QSPI_DATA_1_LINE;//定义数据阶段的操作模式，00：无数据；01：单线传输数据；10：双线传输数据；11：四线传输数据。
    
23. 
    
24.      s_command.AddressMode       = 0;//地址阶段的操作模式，00：无地址；01：单线传输地址；10：双线传输地址；11：四线传输地址。
    
25.          
    
26.      s_command.Address           = 0;   
    
27.         
    
28.      s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;//交替字节长度
    
29. 
    
30.      s_command.DummyCycles       = 0;//空指令阶段的持续时间，在 SDR 和 DDR 模式下，它指定 CLK 周期数 (0-31)。
    
31. 
    
32.      s_command.NbData            = 3;//设置数据长度，在间接模式和状态轮询模式下待检索的数据数量（值 + 1）。对状态轮询模式应使用不大于 3 的值（表示 4 字节）。
    
33. 
    
34.      s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;//地址、交替字节和数据阶段设置 DDR 模式，0：禁止 DDR 模式；1：使能 DDR 模式。
    
35. 
    
36.      s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;//设置DDR 模式下数据输出延迟 1/4 个 QUADSPI 输出时钟周期，0：使用模拟延迟来延迟数据输出；1：数据输出延迟 1/4 个 QUADSPI 输出时钟周期。
    
37.                  
    
38.      s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;//设置仅发送指令一次模式，。IMODE = 00 时，该位不起作用。0：在每个事务中发送指令；1：仅为第一条命令发送指令。
    
39. 
    
40.      if(HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
41.                  {
    
42.          #if  QSPI_DEBUG
    
43.                      printf("send read flash ID command error!\r\n");
    
44.                #endif
    
45.          /* 用户可以在这里添加一些代码来处理这个错误 */
    
46.          while (1) {}
    
47.      }
    
48.      if(HAL_QSPI_Receive(&hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE)!= HAL_OK)
    
49.                  {
    
50.          #if  QSPI_DEBUG
    
51.                      printf("read qspi flash ID error!\r\n");
    
52.                #endif
    
53.          /* 用户可以在这里添加一些代码来处理这个错误 */
    
54.          while (1) {}
    
55.      }
    
56.      Temp = ( pData[2] | pData[1]<<8 )| ( pData[0]<<16 );
    
57.      return Temp;
    
58. }

复制代码

5.FALSH 写使能

在对FALSH进行写之前，需要打开写使能开关（实际上就是发送写使能指令）：

类似的，需要查看芯片手册，写使能的时序

可以看到这个指令时序更简单，仅仅有指令阶段，所以地址和数据的参数都应置0

1. /**
   
2.   * @brief  QSPI FALSH写使能
   
3.   * @param  None
   
4.   * @retval HAL_OK
   
5. */
   
6. static HAL_StatusTypeDef QSPI_WriteEnable(void)
   
7. {
   
8.   QSPI_CommandTypeDef     sCommand;
   
9.   QSPI_AutoPollingTypeDef sConfig;
   
10. 
    
11.   /* Enable write operations ------------------------------------------ */
    
12.   sCommand.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    
13.   sCommand.Instruction       = WRITE_ENABLE_CMD;
    
14.   sCommand.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_NONE;
    
15.   sCommand.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    
16.   sCommand.DataMode          = QSPI_DATA_NONE;
    
17.   sCommand.DummyCycles       = 0;
    
18.   sCommand.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    
19.   sCommand.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    
20.   sCommand.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    
21. 
    
22.   if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &sCommand, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
23.   {
    
24.     return HAL_ERROR;
    
25.   }
    
26. 
    
27.   /* Configure automatic polling mode to wait for write enabling ---- */  
    
28.   sConfig.Match           = 0x02;
    
29.   sConfig.Mask            = 0x02;
    
30.   sConfig.MatchMode       = QSPI_MATCH_MODE_AND;
    
31.   sConfig.StatusBytesSize = 1;
    
32.   sConfig.Interval        = 0x10;
    
33.   sConfig.AutomaticStop   = QSPI_AUTOMATIC_STOP_ENABLE;
    
34. 
    
35.   sCommand.Instruction    = READ_STATUS_REG1_CMD;
    
36.   sCommand.DataMode       = QSPI_DATA_1_LINE;
    
37. 
    
38.   if (HAL_QSPI_AutoPolling(&hqspi, &sCommand, &sConfig, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
39.   {
    
40.                 return HAL_ERROR;        
    
41.   }
    
42.         return HAL_OK;
    
43. }

复制代码

这里需要讲下 QUADSPI  状态标志轮询模式：
在自动轮询模式下，QUADSPI 周期性启动命令以读取一定数量的状态字节（最多 4 个）。
可屏蔽接收的字节以隔离一些状态位，从而在所选的位具有定义的值时可产生中断。
对 Flash 的访问最初与在间接读取模式下相同：如果不需要地址 (AMODE = 00)，则在写入
QUADSPI_CCR 时即开始访问。否则，如果需要地址，则在写入 QUADSPI_AR 时开始第
一次访问。BUSY 在此时变为高电平，即使在周期性访问期间也保持不变。
在自动轮询模式下，MASK[31:0] (QUADSPI_PSMAR) 的内容用于屏蔽来自 Flash 的数据。
如果 MASK[n] = 0，则屏蔽结果的位 n，从而不考虑该位。如果 MASK[n] = 1 并且位 [n] 的内
容与 MATCH[n] (QUADSPI_PSMAR) 相同，说明存在位 n 匹配。
如果轮询匹配模式位 (PMM, QUADSPI_CR[23]) 为 0，将激活“AND”匹配模式。这意味着
状态匹配标志 (SMF) 仅在全部未屏蔽位均存在匹配时置 1。
如果 PMM = 1，则激活“OR”匹配模式。这意味着 SMF 在任意未屏蔽位存在匹配时置 1。
如果 SMIE = 1，则在 SMF 置 1 时调用一个中断。
如果自动轮询模式停止 (APMS) 位置 1，则操作停止并且 BUSY 位在检测到匹配时清零。否
则，BUSY 位保持为“1”，在发生中止或禁止 QUADSPI (EN = 0) 前继续进行周期性
访问。
数据寄存器 (QUADSPI_DR) 包含最新接收的状态字节（FIFO 停用）。数据寄存器的内容不
受匹配逻辑所用屏蔽方法的影响。FTF 状态位在新一次状态读取完成后置 1，并且 FTF 在数
据读取后清零。

简单的说，就是CPU自动查询FALSH指定的标志位是否置位或清零，通过调用HAL_QSPI_AutoPolling函数，CPU将自动查询FALSH写使能标志位是否被置位，成功返回HAL_OK,否则返回HAL_ERROR，这样就省去了我们自己发读寄存器指令查询的麻烦了。

6.读FALSH

这里仅介绍4线模式下的读FALSH流程，首先查看手册4线模式读时序

从时序图可以看出，指令是1线模式，地址是4线模式，空周期（DummyCycles）为10，数据也是4线模式，还有此时的读指令是QUAD_INOUT_FAST_READ_CMD。所以相关参数配置如下：

1. /**
   
2. * @brief  从QSPI存储器中读取大量数据.
   
3. * @param  pData: 指向要读取的数据的指针
   
4. * @param  ReadAddr: 读取起始地址
   
5. * @param  Size: 要读取的数据大小
   
6. * @retval QSPI存储器状态
   
7. */
   
8. HAL_StatusTypeDef BSP_QSPI_Read(uint8_t* pData, uint32_t ReadAddr, uint32_t Size)
   
9. {
   
10.      QSPI_CommandTypeDef s_command;
    
11. 
    
12.      /* 初始化读命令 */
    
13. 
    
14.      s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    
15. 
    
16.      s_command.Instruction       = QUAD_INOUT_FAST_READ_CMD;
    
17. 
    
18.      s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_4_LINES;
    
19. 
    
20.      s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    
21. 
    
22.      s_command.Address           = ReadAddr;
    
23. 
    
24.      s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    
25. 
    
26.      s_command.DataMode          = QSPI_DATA_4_LINES;
    
27. 
    
28.      s_command.DummyCycles       = 10;
    
29. 
    
30.      s_command.NbData            = Size;
    
31. 
    
32.      s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    
33. 
    
34.      s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    
35. 
    
36.      s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    
37.      /* 配置命令 */
    
38. 
    
39.    if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
40.          {
    
41.                 #if  QSPI_DEBUG
    
42.                 printf("R-send read command error!\r\n");
    
43.           #endif
    
44.     return HAL_ERROR;
    
45.    }  
    
46.    /* 接收数据 */
    
47.    if(HAL_QSPI_Receive(&hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE)!= HAL_OK)
    
48.          {
    
49.                 #if  QSPI_DEBUG
    
50.                 printf("R-read data error!\r\n");
    
51.           #endif
    
52.     return HAL_ERROR;
    
53.    }
    
54.    return HAL_OK;
    
55. }

复制代码

本函数实现了从FALSH指定地址读取指定数量字节的功能

7.写FALSH

同读FALSH类似，我们需要在手册中找到4线写FALSH的时序：

根据时序图配置如下：1线指令，1线地址，24bit地址，4线数据，没有空周期

1. /**
   
2. * @brief  将大量数据写入QSPI存储器
   
3. * @param  pData: 指向要写入数据的指针
   
4. * @param  WriteAddr: 写起始地址
   
5. * @param  Size: 要写入的数据大小
   
6. * @retval QSPI存储器状态
   
7. */
   
8. HAL_StatusTypeDef BSP_QSPI_Write(uint8_t* pData, uint32_t WriteAddr, uint32_t Size)
   
9. {
   
10.                         QSPI_CommandTypeDef s_command;
    
11.                         uint32_t end_addr, current_size, current_addr;
    
12.             unsigned char sector_start,sector_end,i;
    
13.         
    
14.                         /* 计算写入地址和页面末尾之间的大小 */
    
15.                         current_addr = 0;
    
16.         
    
17.                         while (current_addr <= WriteAddr)
    
18.                         {
    
19.                                         current_addr += N25Q128FV_PAGE_SIZE;
    
20.                         }
    
21.                   current_size = current_addr - WriteAddr;
    
22.      /* 检查数据的大小是否小于页面中的剩余位置 */
    
23.      if (current_size > Size)
    
24.                  {
    
25.          current_size = Size;
    
26.      }
    
27.      /* 初始化地址变量 */
    
28.      current_addr = WriteAddr;
    
29.      end_addr = WriteAddr + Size;
    
30.                  
    
31.                  sector_start = current_addr >> 16;
    
32.                  sector_end = end_addr >> 16;
    
33.                  
    
34.                  for( i = sector_start; i<=sector_end ;i++)
    
35.                  {
    
36.                     BSP_QSPI_Erase_Block(i); //擦除对应删除
    
37.                  }
    
38.                  
    
39.      /* 初始化程序命令 */
    
40.      s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    
41. 
    
42.      s_command.Instruction       = QUAD_INPUT_PAGE_PROG_CMD;
    
43. 
    
44.      s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
    
45. 
    
46.      s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    
47. 
    
48.      s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    
49. 
    
50.      s_command.DataMode          = QSPI_DATA_4_LINES;
    
51. 
    
52.      s_command.DummyCycles       = 0;
    
53. 
    
54.      s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    
55. 
    
56.      s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    
57. 
    
58.      s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    
59. 
    
60.      /* 逐页执行写入 */
    
61.      do {
    
62. 
    
63.          s_command.Address = current_addr;
    
64.          s_command.NbData  = current_size;
    
65.          /* 启用写操作 */
    
66. 
    
67.          if (QSPI_WriteEnable() != HAL_OK)
    
68.                                  {
    
69.                                                 #if  QSPI_DEBUG
    
70.                                                 printf("W-Qspi write enable error!\r\n");
    
71.                                                 #endif
    
72.             return HAL_ERROR;
    
73.          }
    
74.          /* 配置命令 */
    
75.         if(HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
76.                 {                                 
    
77.                                           #if  QSPI_DEBUG
    
78.                                                 printf("W-Qspi send Command error!\r\n");
    
79.                                                 #endif
    
80.             return HAL_ERROR;
    
81.          }
    
82.          /* 传输数据 */
    
83.          if(HAL_QSPI_Transmit(&hqspi, pData, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
84.                                  {
    
85.                                           #if  QSPI_DEBUG
    
86.                                                 printf("W-Qspi Transmit data error!\r\n");
    
87.                                                 #endif
    
88.             return HAL_ERROR;
    
89.          }
    
90.          /* 配置自动轮询模式等待程序结束 */
    
91. 
    
92.          if(QSPI_AutoPollingMemReady(HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
93.                                  {                                         
    
94.                                                 #if  QSPI_DEBUG
    
95.                                                 printf("W-AutoPollingMemReady error!\r\n");
    
96.                                                 #endif
    
97.             return HAL_ERROR;
    
98.          }
    
99.          /* 更新下一页编程的地址和大小变量 */
    
100. 
     
101.          current_addr += current_size;
     
102. 
     
103.          pData += current_size;
     
104. 
     
105.          current_size = ((current_addr + N25Q128FV_PAGE_SIZE) > end_addr) ? (end_addr-current_addr) :
     
106. 
     
107.                         N25Q128FV_PAGE_SIZE;
     
108. 
     
109.      } while (current_addr < end_addr);
     
110.      return HAL_OK;
     
111. }

复制代码

该函数实现从指定地址写入指定数量的字节。

8.擦除FALSH

第一种情况是按扇区擦除，这也是N25Q128最小的擦除单位（N25Q128共有256个扇区，每个扇区64KB）

参数设置为1线指令 ，1线地址，24bit地址，无数据阶段

1. /**
   
2. * @brief  擦除QSPI存储器的指定扇区
   
3. * @param  BlockAddress: 需要擦除的扇区地址
   
4. * @retval QSPI存储器状态
   
5. */
   
6. HAL_StatusTypeDef BSP_QSPI_Erase_Sector(uint32_t Sector)
   
7. {
   
8.            uint32_t SectorAddress=Sector << 16;//Sector*65535算出该扇区对应的地址
   
9.         
   
10.      QSPI_CommandTypeDef s_command;
    
11.      /* 初始化擦除命令 */
    
12.         
    
13.      s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    
14. 
    
15.      s_command.Instruction       = SECTOR_ERASE_CMD;//按扇区擦除
    
16. 
    
17.      s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_1_LINE;
    
18. 
    
19.      s_command.AddressSize       = QSPI_ADDRESS_24_BITS;
    
20. 
    
21.      s_command.Address           = SectorAddress;
    
22. 
    
23.      s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    
24. 
    
25.      s_command.DataMode          = QSPI_DATA_NONE;
    
26. 
    
27.      s_command.DummyCycles       = 0;
    
28. 
    
29.      s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    
30. 
    
31.      s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    
32. 
    
33.      s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    
34. 
    
35.      /* 启用写操作 */
    
36. 
    
37.      if (QSPI_WriteEnable() != HAL_OK)
    
38.                  {
    
39.          return HAL_ERROR;
    
40.      }
    
41.      /* 发送命令 */
    
42.      if(HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
43.      {
    
44.          return HAL_ERROR;
    
45.      }
    
46.      /* 配置自动轮询模式等待擦除结束 */
    
47. 
    
48.      if (QSPI_AutoPollingMemReady(HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
49.      {
    
50.                                 #if  QSPI_DEBUG
    
51.                                 printf("erase sector error!\r\n");
    
52.                                 #endif
    
53.         return HAL_ERROR;
    
54.      }
    
55.     return HAL_OK;
    
56. }

复制代码

第二种情况是全片擦除，时序如下：

全片擦除仅包含指令阶段，对于N25Q128来说，全片擦除耗时可达48s。

1. /**
   
2.   * @brief  全片擦除  N25Q128全片擦除耗时48s
   
3.   * @retval QSPI memory status
   
4.   */
   
5. uint8_t BSP_QSPI_Erase_Chip(void)
   
6. {
   
7.   QSPI_CommandTypeDef s_command;
   
8. 
   
9.   /* Initialize the erase command */
   
10.   s_command.InstructionMode   = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE;
    
11.   s_command.Instruction       = CHIP_ERASE_CMD;
    
12.   s_command.AddressMode       = QSPI_ADDRESS_NONE;
    
13.   s_command.AlternateByteMode = QSPI_ALTERNATE_BYTES_NONE;
    
14.   s_command.DataMode          = QSPI_DATA_NONE;
    
15.   s_command.DummyCycles       = 0;
    
16.   s_command.DdrMode           = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
    
17.   s_command.DdrHoldHalfCycle  = QSPI_DDR_HHC_ANALOG_DELAY;
    
18.   s_command.SIOOMode          = QSPI_SIOO_INST_EVERY_CMD;
    
19. 
    
20.   /* Enable write operations */
    
21.   if (QSPI_WriteEnable() != HAL_OK)
    
22.   {
    
23.     return HAL_ERROR;
    
24.   }
    
25. 
    
26.   /* Send the command */
    
27.   if (HAL_QSPI_Command(&hqspi, &s_command, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE) != HAL_OK)
    
28.   {
    
29.     return HAL_ERROR;
    
30.   }
    
31. 
    
32.   /* Configure automatic polling mode to wait for end of erase */  
    
33.   if (QSPI_AutoPollingMemReady(N25Q128A_BULK_ERASE_MAX_TIME) != HAL_OK)
    
34.   {
    
35.     return HAL_ERROR;
    
36.   }
    
37. 
    
38.   return HAL_OK;
    
39. }

复制代码

9.测试程序

测试芯片写入和读取是否成功，首先向0x1FFFF地址连续写入4096个字节，然后再读取出来，对比两次数据是否一致。

1. unsigned char write[4096];
   
2. unsigned char read[4096];   
   
3. void N25Qxx_Test(void)
   
4. {
   
5.   uint32_t i = 0;
   
6. 
   
7.         for(i = 0;i<sizeof(write);i++)
   
8.         {
   
9.     write=i;
   
10.         }
    
11.         
    
12.         printf("write data:\r\n");        
    
13.   for(i = 0;i<sizeof(write);i++)
    
14.         {
    
15.                 printf("%d ",write);
    
16.         }
    
17.   printf("\r\n");
    
18.         printf("\r\n");
    
19.         printf("\r\n");
    
20.         
    
21.         BSP_QSPI_Write(write,0x1FFFF,sizeof(write));
    
22.   BSP_QSPI_Read(read,0x1FFFF,sizeof(write));        
    
23.         
    
24.         printf("Read from QSPI:\r\n");
    
25.         
    
26.   for(i = 0;i<sizeof(read);i++)
    
27.         {
    
28.                 printf("%d ",read);
    
29.         }
    
30.   printf("\r\n");
    
31. }

复制代码

写入的数据（部分截图）：

读取的数据（部分截图）：

截取相同的部分，两次数据完全一致，写入和读取成功。

最后，讲几点需要注意的地方：

1.N25Q128 与  W25Q128 有很多不同的地方，特别是4线模式下，二者很多地方不同，代码不可混用，比如W25Q128的很多指令都是支持4线的，但是N25Q128的指令阶段均不支持4线模式。

2.硬件上使用了4线SPI，但是仍然可以使用单线SPI操作，只是速度慢了点，其他的没什么影响。

3.N25Q128在配置为内存映射模式时，外部 SPI 器件被视为是内部存储器。QUADSPI 外设若没有正确配置并使能，禁止访问 QUADSPI Flash 的存储区域。即使 Flash 容量更大，寻址空间也无法超过 256MB。如果访问的地址超出 FSIZE 定义的范围但仍在 256MB 范围内，则生成 AHB 错误。此错误的影响具体取决于尝试进行访问的 AHB 主设备：
 如果为 Cortex ® CPU，则生成硬性故障 (Hard fault) 中断
 如果为 DMA，则生成 DMA 传输错误，并自动禁用相应的 DMA 通道。

4.N25Q128包含248个主扇区，每个扇区64KB,还有8个64KB的启动扇区，这8个启动扇区又可分为128个子扇区，每个子扇区大小为4KB，所有的扇区擦除都可以按照一次64KB大小擦除，但是这8个启动扇区也可以按照4KB一次擦除（需要使用SUBSECTOR_ERASE_CMD指令擦除）。

5.N25Q128分TOP和Bottom架构，两种架构的区别就是启动扇区的位置不同，TOP架构的启动扇区是248~255（地址范围：F80000 ~FFFFFF），0~248为主扇区。Bottom架构的启动扇区是0~7（地址范围：0~7FFFF），8~255是主扇区。这两中架构可以通过完整的型号区分。

6.N25Q128和W25Q128 不可以相互替换，除非使用单线SPI通信，且只能使用F80000 ~FFFFFF或者0~7FFFF范围内的内存。

7.N25Q128的指令在不同spi模式（单线、双线、四线）下有所不同，使用时一定要特别注意！！！