【经验分享】STM32H7的QSPI总线应用之QSPI Flash执行程序（BOOT+APP方式）

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STMCU小助手发布时间：2021-12-21 23:21

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文章简介:	BOOT程序需要下载到内部Flash。主要用于跳转到外部QSPI Flash执行程序。那么问题来了，我们可不可以不使用BOOT，上电就直接执行QSPI Flash的程序？不行，因为QSPI Flash不像内部Flash，无需初始化，上电就可以使用，而QSPI Flash不行。

82.1 初学者重要提示
  操作本章配套例子前务必先将QSPI Flash的下载算法放到MDK安装目录。
  QSPI Flash执行程序的BOOT和APP作用：
  BOOT程序需要下载到内部Flash。主要用于跳转到外部QSPI Flash执行程序。那么问题来了，我们可不可以不使用BOOT，上电就直接执行QSPI Flash的程序？不行，因为QSPI Flash不像内部Flash，无需初始化，上电就可以使用，而QSPI Flash不行。
  APP应用程序要下载到QSPI Flash里面。APP应用程序可以在QSPI Flash里面执行主要是因为W25Q256支持XIP（Execution In Place），并且STM32H7的QSPI Flash支持内存映射。
82.2 下载算法存放位置
编译例子：V7-060_QSPI Flash的MDK下载算法制作，生成的算法文件位于此路径下：

生成算法文件后，需要大家将其存到到MDK安装目录，有两个位置可以存放，任选其一，推荐第2种：

第1种：存放到MDK的STM32H7软包安装目录里面：\Keil\STM32H7xx_DFP\2.6.0\CMSIS\Flash（软包版本不同，数值2.6.0不同）。
第2种：MDK的安装目录 \ARM\Flash里面。

82.3 QSPI Flash的Bootloader说明
Bootloader的实现比较简单，需要大家将其下载到内部Flash。程序实现上主要注意以下两点即可。

82.3.1 初始化QSPI Flash并设置内存映射模式
在bsp.c文件中初始QSPI Flash并设置为内存映射模式。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_Init
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
/* 配置MPU */
MPU_Config();
/* 使能L1 Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- 设置NVIV优先级分组为4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系统时钟到400MHz
- 切换使用HSE。
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder并开启 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
/* 针对不同的应用程序，添加需要的底层驱动模块初始化函数 */
bsp_InitQSPI_W25Q256(); /* 配置SPI总线 */
QSPI_MemoryMapped();
}

复制代码

82.3.2 程序跳转的实现
从内部Flash跳转到外部QSPI Flash的实现代码如下

1. /*
2. ******************************************************************************************************
3. * 函数名: JumpToApp
4. * 功能说明: 跳转到应用JumpToApp
5. * 形参: 无
6. * 返回值: 无
7. ******************************************************************************************************
8. */
9. static void JumpToApp(void)
10. {
11. uint32_t i=0;
12. void (*AppJump)(void); /* 声明一个函数指针 */
13. __IO uint32_t AppAddr = 0x90000000; /* APP 地址 */
14.
15.
16. /* 关闭全局中断 */
17. DISABLE_INT();
18.
19. /* 设置所有时钟到默认状态，使用HSI时钟 */
20. HAL_RCC_DeInit();
21.
22. /* 关闭滴答定时器，复位到默认值 */
23. SysTick->CTRL = 0;
24. SysTick->LOAD = 0;
25. SysTick->VAL = 0;
26.
27. /* 关闭所有中断，清除所有中断挂起标志 */
28. for (i = 0; i < 8; i++)
29. {
30. NVIC->ICER<i>=</i>0xFFFFFFFF;
31. NVIC->ICPR=0xFFFFFFFF;
32. }
33.
34. /* 使能全局中断 */
35. ENABLE_INT();
36.
37. /* 跳转到应用程序，首地址是MSP，地址+4是复位中断服务程序地址 */
38. AppJump = (void (*)(void)) (*((uint32_t *) (AppAddr + 4)));
39.
40. /* 设置主堆栈指针 */
41. __set_MSP(*(uint32_t *)AppAddr);
42.
43. /* 在RTOS工程，这条语句很重要，设置为特权级模式，使用MSP指针 */
44. __set_CONTROL(0);
45.
46. /* 跳转到系统BootLoader */
47. AppJump();
48.
49. /* 跳转成功的话，不会执行到这里，用户可以在这里添加代码 */
50. while (1)
51. {
52.
53. }
54. }

复制代码

这里把程序设计中的几个关键地方做个说明：

  第12行，声明一个函数指针。
  第13行，QSPI Flash地址在0x90000000。
  第20行，此函数比较省事，可以方便的设置H7所有时钟到复位值，内部时钟使用HSI。
  第23到25行，设置滴答定时器到复位值。
  第28到32行，清除所有中断挂起标志并关闭中断，这里是直接通过一个for循环设置了NVIC所有配置位，共8组。

  第38行，将系统bootLoader的中断复位服务程序的入口地址赋给第12行声明的函数，用户执行这个函数时，就会直接跳转过去。
  第41行，设置主堆栈指针位置，即QSPI Flash应用程序首地址存储的就是栈地址。
  第44行，这个设置在RTOS应用程序中比较重要，因为基于Cortex-M内核的RTOS任务堆栈基本都是使用线程堆栈指针PSP。但系统bootLoader使用的是主堆栈指针MSP，所以务必要设置下，同时让M内核工作于特权级。此寄存器的作用如下：

第47行，跳转到系统bootLoader。

82.4 QSPI Flash的APP应用程序说明
APP应用程序是由第53章配套例子：V7-033_LCD的汉字小字库和全字库制作简单修改而来，主要修改如下两个地方：

82.4.1 设置Flash地址
设置Flash地址为QSPI Flash首地址0x90000000：

82.4.2 设置中断向量表
在main函数最开始就设置中断向量表到QSPI Flash首地址0x90000000，也可以按照本教程第28章的说明，将中断向量表设置到DTCM里面。

int main(void)
{
uint16_t ucBright; /* 背光亮度(0-255) */
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
uint8_t ucStatus; /* 主程序状态字 */
uint8_t fRefresh; /* 刷屏请求标志,1表示需要刷新 */
SCB->VTOR = 0x90000000; /* 设置中断向量表地址 */
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */
PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */
省略未写
}

复制代码

82.5 QSPI Flash的APP应用程序调试下载配置
将下面两个地方配置后，就可以像使用内部Flash一样使用QSPI Flash进行调试了。

82.5.1 下载配置
注意这里一定要够大，否则会提示算法文件无法加载：

我们这里是将其加到DTCM中，即首地址为0x20000000，大家也可以存储到任意其它RAM地址，只要空间还够加载算法文件即可。推荐使用AXI SRAM（地址0x24000000），因为这块RAM空间足够大。

如果要下载程序到QSPI Flash里面，需要做如下配置：

82.5.2 调试配置
注意这里一定要够大，否则会提示算法文件无法加载：

我们这里是将其加到DTCM中，即首地址为0x20000000，大家也可以存储到任意其它RAM地址，只要空间还够加载算法文件即可。

如果要做调试下载，需要做如下配置：

82.5.3 程序调试效果
APP应用程序调试效果如下：

82.6 实验例程说明
本章配套了两个例子：

V7-062_QSPI Flash运行程序（Bootloader）。
V7-063_QSPI Flash运行程序（用户APP）。

Bootloader例子需要大家先下载到内部Flash里面，然后按照本章第5小节的说明配置后，就可以像使用内部Flash一样调试下载QSPI Flash了。

82.7 总结
本章节就为大家讲解这么，为了熟练掌握，建议大家是操作练**。