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瑞萨MCU零基础入门系列教程汇总 https://blog.csdn.net/qq_35181236/article/details/132779862 第14章 QSPI
本章目标
使用RASC快速配置QSPI模块学会使用QSPI的API对W25Q64进行数据读写
14.1 认识QSPI
QSPI是Quad SPI的简写是Motorola公司推出的SPI接口的扩展协议比普通SPI增加了两条数据线。
14.1.1 SPI和QSPI的区别
普通SPI协议有很多扩展Dual SPI、Quad SPI等。
通过前面章节对SPI接口协议的分析已经知道普通SPI有4个IO控制CS/SCK/MOSI/MISO在通信的时候由主机通过CS选中从机设备发出SCK时钟主机把数据驱动到MOSI线上发给从机主机从MISO线上将数据读进来。
对于Dual SPI双线串行外设接口它同样也由4根线共同完成通信CS/SCK/IO0/IO1和SPI不同的是Dual SPI在收发数据的时候是使用2根数据线IO0和IO1进行的而不是像SPI那样收发数据分别只使用1条数据线。因而在单向数据传输上Dual SPI的传输速度是SPI的2倍。Dual SPI是半双工的。 对于Quad SPI四线串行外设接口它较之于Dual SPI则是多了2根数据线IO2/IO3。在通信的时候收发数据使用4根数据线进行在单向传输上速率是SPI的4倍是Dual SPI的2倍。Quad SPI是半双工的。 14.1.2 RA6M5系列的QSPI
QSPI框图
RA6M5的QSPI框图如下图所示 通过QSPI模块可以方便地编写程序使用QSPI协议访问外设。
SPI总线协议
QSPI向下兼容普通SPI、Dual SPI。所以它支持的SPI总线协议有3种Single SPI/Dual SPI/Quad SPI这三种协议需要的控制线和数据线看下表
IOSingle SPIDual SPIQuad SPIQSSL/CS☑☑☑QSPCLK/SCK☑☑☑QIO0☑☑☑QIO1☑☑☑QIO2☒☒☑QIO3☒☒☑
SPI模式
RA6M5的QSPI有2种SPI模式SPI Mode0和SPI Mode3对应的特点如下
SPI Mode 0时钟信号线QSPCLK在SPI总线空闲地时候呈低电平SPI Mode 3时钟信号线QSPCLK在SPI总线空闲地时候呈高电平
QSPI的内存映射
当使用QSPI连接外部存储设备时RA6M5系列处理器的地址和外部存储设备的地址映射如下图所示 从图中可以看出其映射首地址是0x60000000结束地址是0x68000000共有128MB大但是用于映射外部存储器的大小只有低64MB的空间——这就是一个Bank的大小。还可通过QSPI.EXT[5:0]来选择64个Bank只使用63个Bank所以QSPI可以访问的最大容量为64MB*63。
使用QSPI的直接通信模式时并不涉及这些映射关系直接发出存储设备上的偏移地址即可。
使用XIP模式时才需要使用这样的地址0x60000000存储设备偏移地址。
14.1.3 QSPI的XIP控制
XIPexecute in place直接翻译过来就是“就地执行”。就地执行什么就地执行存储设备上的程序。使用XIP的好处是不用将存储设备的程序复制到RAM上才能运行而是直接就地执行。
RA6M5的QSPI就支持XIP控制方法通过寄存器SFMXD[7:0]和SFMSDC实现进入和退出XIP控制模式。
什么情况下XIP方法呢当内部Flash不足需要把程序保存到QSPI外设上并且RAM也不够大导致无法把QSPI外设的程序读到RAM里运行才会考虑这种方式。但是使用这种方式时程序执行效率会慢一些毕竟使用QSPI读取指令的速度远低于从RAM上读取指令的速度。
14.1.4 直接通信模式
对于RA6M5的QSPI它还有一种通信模式叫做直接通信模式Direct Communication Mode。瑞萨考虑到市面上的外部存储设备有不同的访问方法需要使用直接通信模式来发送定制化的指令以读写数据。
14.2 QSPI模块的使用
14.2.1 配置QSPI模块
本章实验驱动的W25Q64模块为板载模块原理图如下图所示 W25Q64连接到QSPI0模块使用的GPIO引脚如下
序号模块引脚芯片SPI0引脚1CSP3062SCKP3053IO0P3074IO1P3085IO2P3096IO3P310
其中CS是QSPI的片选信号引脚IO0~IO3是QSPI的4根数据线。
在RASC中配置QSPI首先在RASC的“Pin Configuration”中的“Peripherals”里展开“Storage:QSPI”选中里面的QSPI0如下图所示 配置QSPI的引脚时“Pin Group Selection”选择组别时有混合型Mixed和组别独有型如图所示 在不清楚引脚属于哪一个组别的情况下可以使用Mixed组别来手动指定。
对于QSPI的操作模式“Operation Mode”支持自定义Custom模式、Single SPI和Dual SPI模式以及Quad SPI模式。如下图所示 本章选择的是Quad SPI模式。
配置完引脚和操作模式后就要去“Stacks”里添加QSPI的Stack模块。点击“New Stack”选择里面的“Storage”中的“QSPI(r_qspi)”,如图所示 添加了QSPI的Stack模块后再去配置参数。首先是General通用参数需要在这里设置QSPI的协议、地址位数、读写模式、空闲时钟和页大小等下图是根据W25Q64的特点进行的设置 具体参数参考下表 接着是命令定义也就是设置QSPI通信设备的一些控制命令。FSP默认的一些命令能够满足大部分都QSPI设备如下图所示 这些命令需要根据通信的设备来设置需要仔细核对。对于本章使用的W25Q64而言这些命令都是可以使用的本章没有对其进行修改使用的是默认的指令。
最后是QSPI总线的时间设置如下图所示 在RASC中仅设置QSPI的时钟分频系数、在失能Deselect后的片选信号保持高电平的最小时钟个数。同样的也是需要根据通信设备的要求来设置本章这里还是使用的是默认设置。
设置好QSPI的Stack模块之后点击右上角的“Generate Project Content”生成代码。接下来就是去工程中看一下RASC的配置在工程中是如何体现的。
14.2.2 配置信息解读
配置信息分为两部分引脚的配置信息、QSPI模块的配置信息。
QSPI涉及的引脚它们配置信息在工程的pin_data.c中生成。在RASC里配置的每一个引脚都会在pin_data.c生成一个ioport_pin_cfg_t数组项里面的内容跟配置时选择的参数一致。代码如下
const ioport_pin_cfg_t g_bsp_pin_cfg_data[] {......省略内容{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_05,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_06,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_07,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_08,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_09,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},{ .pin BSP_IO_PORT_03_PIN_10,.pin_cfg ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_QSPI)},......省略内容
};这段代码将QSPI的引脚P305~P310配置为QSPI外设复用功能当使用GPIO的open函数时就会配置好这些引脚。
QSPI的配置信息是在hal_data.c中生成。它定义了一个spi_flash_cfg_t结构体常量g_qspi0_cfg
const spi_flash_cfg_t g_qspi0_cfg
{.spi_protocol SPI_FLASH_PROTOCOL_EXTENDED_SPI,.read_mode SPI_FLASH_READ_MODE_FAST_READ_QUAD_IO,.address_bytes SPI_FLASH_ADDRESS_BYTES_3,.dummy_clocks SPI_FLASH_DUMMY_CLOCKS_4,.page_program_address_lines SPI_FLASH_DATA_LINES_1,.page_size_bytes 256,.page_program_command 0x02,.write_enable_command 0x06,.status_command 0x05,.write_status_bit 0,.xip_enter_command 0x20,.xip_exit_command 0xFF,.p_erase_command_list g_qspi0_erase_command_list[0],.erase_command_list_length sizeof(g_qspi0_erase_command_list) / sizeof(g_qspi0_erase_command_list[0]),.p_extend g_qspi0_extended_cfg,
};这个结构体的成员就包含了QSPI的协议、模式、地址位数等配置信息。
14.2.3 API接口及其用法
在路径1401_qspi_w25q/ra/fsp/inc/api/r_spi_flash_api.h中定义了SPI Flash模块的接口它定义了一个结构体类型spi_flash_api_t内容如下
/** SPI flash implementations follow this API. */
typedef struct st_spi_flash_api
{fsp_err_t (* open)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_cfg_t const * const p_cfg);fsp_err_t (* directWrite)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t const * const p_src, uint32_t const bytes,bool const read_after_write);fsp_err_t (* directRead)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t * const p_dest, uint32_t const bytes);fsp_err_t (* directTransfer)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_direct_transfer_t * const p_transfer,spi_flash_direct_transfer_dir_t direction);fsp_err_t (* spiProtocolSet)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_protocol_t spi_protocol);fsp_err_t (* write)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t const * const p_src, uint8_t * const p_dest,uint32_t byte_count);fsp_err_t (* erase)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t * const p_device_address, uint32_t byte_count);fsp_err_t (* statusGet)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_status_t * const p_status);fsp_err_t (* xipEnter)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl);fsp_err_t (* xipExit)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl);fsp_err_t (* bankSet)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint32_t bank);fsp_err_t (* autoCalibrate)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl);fsp_err_t (* close)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl);
} spi_flash_api_t;在r_qspi.c中实现了上述结构体
const spi_flash_api_t g_qspi_on_spi_flash
{.open R_QSPI_Open,.directWrite R_QSPI_DirectWrite,.directRead R_QSPI_DirectRead,.directTransfer R_QSPI_DirectTransfer,.spiProtocolSet R_QSPI_SpiProtocolSet,.write R_QSPI_Write,.erase R_QSPI_Erase,.statusGet R_QSPI_StatusGet,.xipEnter R_QSPI_XipEnter,.xipExit R_QSPI_XipExit,.bankSet R_QSPI_BankSet,.autoCalibrate R_QSPI_AutoCalibrate,.close R_QSPI_Close,
};对于QSPI的操作开发者可以使用spi_flash_api_t结构体的函数指针也可以直接调用r_qspi.c实现的R_QSPI_xxx()函数。本书使用的是面向对象的编程思想选择使用函数指针的操作方式。
接下来我们就来看下FSP中QSPI的一些基本操作。
打开QSPI设备
打开QSPI设备的函数指针原型如下
fsp_err_t (* open)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_cfg_t const * const p_cfg);它有两个参数
spi_flash_ctrl_t这是一个void类型指针实际会指向一个qspi_instance_ctrl_t的结构体变量qspi_instance_ctrl_t的原型如下
typedef struct st_qspi_instance_ctrl
{spi_flash_cfg_t const * p_cfg; // Pointer to initial configurationspi_flash_data_lines_t data_lines; // Data linesuint32_t total_size_bytes; // Total size of the flash in bytesuint32_t open; // Whether or not driver is open
} qspi_instance_ctrl_t;这个结构体会指明QSPI设备的open状态和配置参数spi_flash_cfg_t
spi_flash_cfg_tQSPI设备的配置参数结构体其原型如下
typedef struct st_spi_flash_cfg
{spi_flash_protocol_t spi_protocol; /// Initial SPI protocol. SPI protocol can be changed in ref spi_flash_api_t::spiProtocolSet.spi_flash_read_mode_t read_mode; /// Read modespi_flash_address_bytes_t address_bytes; /// Number of bytes used to represent the addressspi_flash_dummy_clocks_t dummy_clocks; /// Number of dummy clocks to use for fast read operations/** Number of lines used to send address for page program command. This should either be 1 or match the number of lines used in* the selected read mode. */spi_flash_data_lines_t page_program_address_lines;uint8_t write_status_bit; /// Which bit determines write statusuint8_t write_enable_bit; /// Which bit determines write statusuint32_t page_size_bytes; /// Page size in bytes (maximum number of bytes for page program). Used to specify single continuous write size (bytes) in case of OSPI RAM.uint8_t page_program_command; /// Page program commanduint8_t write_enable_command; /// Command to enable write or erase, typically 0x06uint8_t status_command; /// Command to read the write statusuint8_t read_command; /// Read command - OSPI SPI mode onlyuint8_t xip_enter_command; /// Command to enter XIP modeuint8_t xip_exit_command; /// Command to exit XIP modeuint8_t erase_command_list_length; /// Length of erase command listspi_flash_erase_command_t const * p_erase_command_list; /// List of all erase commands and associated sizesvoid const * p_extend; /// Pointer to implementation specific extended configurations
} spi_flash_cfg_t;在使用RASC配置QSPI的参数并生成工程后会在hal_data.c定义一个常量g_qspi0_cfg在调用open函数时就会用到g_qspi0_cfg下列代码的g_qspi0.p_cfg
fsp_err_t err g_qspi0.p_api-open(g_qspi0.p_ctrl, g_qspi0.p_cfg);
if(FSP_SUCCESS ! err)printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);QSPI的直接写和直接读
QSPI的直接写函数原型如下
fsp_err_t (* directWrite)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t const * const p_src, uint32_t const bytes,bool const read_after_write);p_ctrlspi flash控制结构体指针p_src源数据要发送的数据地址bytes发送数据的个数read_after_write发送数据结束后是否要立即读数据的标志位true-会立即读
QSPI直接读的函数原型如下
fsp_err_t (* directRead)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t * const p_dest, uint32_t const bytes);p_ctrlspi flash控制结构体指针p_src源数据要发送的数据地址bytes读取数据的个数
对于很多QSPI接口的存储器而言想要读取它们的某些信息比如ID、储存的数据等往往都是要先发送读取指令接着发送读取地址后主机才能读到数据。因而对于读操作需要先发起写操作。
下面是一个例子读取W25Q64的ID
unsigned int W25QDrvReadID(void)
{uint8_t cmd 0x9F;uint8_t id[3] {0};g_qspi0.p_api-directWrite(g_qspi0.p_ctrl, cmd, 1, true);g_qspi0.p_api-directRead(g_qspi0.p_ctrl, id, 3);unsigned int ID (id[0]16) | (id[1]8) | (id[2]);return ID;
}第03行读取ID的指令是0x9F第05~08行使用直接写函数发送读ID指令并且表明紧跟着会读取数据第09行使用直接读函数将读到的ID保存到数据id中第10~11行组合ID并返回给调用者
使用QSPI对存储设备进行页写
QSPI封装了一个对QSPI接口存储器的页写函数原型如下
fsp_err_t (* write)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t const * const p_src, uint8_t * const p_dest,uint32_t byte_count);p_ctrlspi flash控制指针p_src源数据要发送的数据地址p_dest存储设备的目标地址byte_count数据个数
这是一个页写功能的函数如果byte_count超过RASC中配置的页大小则写入失败。
要用好此函数必须配合外部存储器的内存特性进行计算得到地址偏移。
本章后面会把扇区擦除、状态获取、页写函数等封装出一个更好用的写函数供读者参考使用。
使用QSPI擦除存储设备的扇区
对于一些ROM型的外部存储器要想写入数据必须先擦除。
以本章使用的实验对象W25Q64而言它的最小擦除单位是1个扇区一个扇区是由16个页组成而FSP恰好也封装了一个对扇区的擦除函数原型如下
fsp_err_t (* erase)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t * const p_device_address, uint32_t byte_count);p_device_address要擦除的外部存储器的起始地址byte_count要擦除的数据个数
执行此函数时byte_count必须等于可擦除块的大小可能有多个取值比如4096、32768、65536、SPI_FLASH_ERASE_SIZE_CHIP_ERASE。
状态获取
在写、擦除QSPI之前需要判断上一个操作是否完成。FSP也对这个功能进行了封装函数原型如下
fsp_err_t (* statusGet)(spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, spi_flash_status_t * const p_status);p_status指向保存状态值的地址是一个spi_flash_status_t结构体类型此结构体的原型是
typedef struct st_spi_flash_status
{bool write_in_progress;
} spi_flash_status_t;只有一个bool成员write_in_progress用来表示外部存储器是否“正在处理写操作”。
读者可以参考以下代码来获取状态值
spi_flash_status_t status {.write_in_progress true};
while(status.write_in_progress true)
{fsp_err_t err g_qspi0.p_api-statusGet(g_qspi0.p_ctrl, status);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return;}
}14.3 QSPI读写外部Flash
14.3.1 硬件连接
使用QSPI连接W25Q64的原理图如下图所示 14.3.2 W25Q64驱动解析
W25Q64是华邦电子的一款支持SPI、扩展SPISingle/Dual/Quad SPI接口的外部存储器存储大小是64M-bit。
写操作的单位是页每一页有256 bytes。擦除操作的单位是扇区每16页为一个扇区也就是进行擦除操作时最小的擦除单位是16*256 bytes4096 bytes。
W25Q64的指令表
对于W25Q64的所有操作都是执行对应的指令因而需要先了解W25Q64支持哪些指令指令表如下 MF7-MF0制造商IDID15-ID8内存类型ID7-ID0生产ID
读取W25Q64的ID
从指令表中可以看到读取ID有好几个指令0xAB/0x90/0x4B/0x9F也不难看出指令0x9F获取的ID内容是最丰富的因而常用的就是0x9F。
对于W25Q64的各个ID的描述在手册中有说明如下图 如果使用0x9F去读取ID那么Byte2~Byte4组合起来就是0xEF4017。
读取JEDEC ID的时序是先发送指令0x9F然后连续读取3个字节即可。
W25Q64的写使能
要想对W25Q64进行写操作或者擦除操作必须要先使能对W25Q64的写功能。写使能的指令是0x06操作时序是主机发送一个0x06给W25Q64即可。 读取W25Q64的状态寄存器
W25Q64的状态寄存器有2个register-1和register-2。它们表示W25Q64不同的控制状态如下表所示
S7S6S5S4S3S2S1S0register-1SRP0SECTBBP2BP1BP0WELBUSYS15S14S13S12S11S10S9S8register-2RRRRRRQESRP1
BUSY:Erase or Write in process;1-busy;0-free;WEL:Write Enable LatchBP1~BP2Block Protect;TBTop/Bottom Write Protect;SECSector Protect;SRP0Status Register Protect;SRP1: Status Register Protect 1;QEQuad Enable;
指令0x05读取状态寄存器1指令0x35读取状态寄存器2。
W25Q64的数据写操作
W25Q64有两种写操作Page Program和Quad Input Page Program。这两者都是页写功能它们有2个差别指令不同Page Program的指令是0x02而Quad Input Page Program的指令是0x32使用的数据线不同Page Program使用1根数据线Quad Input Page Program使用4跟数据线。
下图是Page Program的时序图 下图是Quad Input Page Program的时序图 不管是Page Program还是Quad Input Page Program都只能在已经擦除过的地方写数据并且必须先发送使能指令0x01。
在页写的时候如果写入的数据个数少于一页且和该页已写的数据加起来也不会超过一页的数据量那么从该页已写数据的末地址开始写入新数据的话不会影响之前已写的数据。 当写入的数据加上该页已写入的数据超过一页的数据量那么超过的数据将会被舍弃并不会写入到下一页。 W25Q64的数据擦除操作
W25Q64有4种擦除方式扇区擦除(0x20)、32KB块擦除(0x52)、64KB块擦除(0xD8)和整片擦除(0xC7/0x60)。
使用扇区擦除、块擦除需要在发送指令后紧接着发送要擦除的扇区地址或者块地址地址必须是扇区地址或块地址的整数倍。
当芯片内部执行擦除操纵时状态标志寄存器1的BUSY会被置1表示“处于忙状态”。
W25Q64的数据读操作
W25Q64的读操作就有很多种方式了
a) Read Data(0x03)
b) Fast Read Data(0x08)
c) Fast Read Dual Output(0x3B)
d) Fast Read Quad Output(0x6B)
e) Fast Read Dual IO(0xBB)
f) Fast Read Quad IO(0xEB)
不管是哪种读方式都必须是在QSPI总线处于空闲状态下才能执行。
使用上述6种方式中的哪一种需要结合QSPI模式来考虑。比如硬件上使用Quad模式那么为了提高读取速度软件上也应该使用Quad的方式去读。
只是在使用Fast Read读取数据的时候需要根据手册的时序图来设置空读时钟例如Fast Read Data方式下就需要空读一个字节如下图所示 14.3.3 W25Q64驱动程序
在介绍QSPI的API的时候已经知道FSP已经封装了直接读写函数、扇区擦除函数和页写函数本章实验是在这些函数的基础上封装了3个函数读ID、状态等待、读写任意地址任意大小的数据。
读取ID
在分析W25Q64的ID读取到时候就已经清楚要想读ID首先要发送一个字节的指令数据然后读3个字节的数据即可。函数代码如下
unsigned int W25QDrvReadID(void)
{uint8_t cmd 0x9F;uint8_t id[3] {0};g_qspi0.p_api-directWrite(g_qspi0.p_ctrl, cmd, 1, true);g_qspi0.p_api-directRead(g_qspi0.p_ctrl, id, 3);unsigned int ID (id[0]16) | (id[1]8) | (id[2]);return ID;
}第05行使用直接写函数发送cmd指令且表示紧跟着会读取数据第06行读取3个字节的ID第07行将ID组合以便当作返回值提供给调用者
等待擦除或写数据完成
在擦除或者写数据的时候需要在QSPI总线空闲地时候进行也就是状态寄存器1的BUSY位为0才可因而设计了如下的等待函数
static void W25QDrvWaitXfer(void)
{spi_flash_status_t status {.write_in_progress true};while(status.write_in_progress true){fsp_err_t err g_qspi0.p_api-statusGet(g_qspi0.p_ctrl, status);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return;}}
}读取数据
本章使用的数据读取方式就是普通的QSPI Read Data方式使用的指令是0x03。根据它的时序图需要先用直接写函数发送1个字节的指令再发送3个字节的地址紧接着读取n字节的数据因而封装了如下代码
int W25QDrvRead(unsigned int dwAddr, unsigned char *buf, unsigned int dwSize)
{dwAddr QSPI_DEVICE_START_ADDRESS dwAddr;unsigned char cmd[4] {0};cmd[0] 0x03; // read data commandcmd[1] (dwAddr16)0xFF;cmd[2] (dwAddr8)0xFF;cmd[3] (dwAddr)0xFF;W25QDrvWaitXfer();fsp_err_t err g_qspi0.p_api-directWrite(g_qspi0.p_ctrl, cmd, 4, true);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}err g_qspi0.p_api-directRead(g_qspi0.p_ctrl, buf, dwSize);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}// 返回独处数据的个数return (int)dwSize;
}第03行因为QSPI接的外部存储器在内存中的映射起始地址是0x60000000为了方便使用调用者在调用读取数据的函数时只需要传入0~64MB的地址值即可在此函数内部做内存映射偏移第09行需要等待QSPI总线空闲时才能读第10行使用直接写函数发送4字节数据指令和地址并且表示紧接着会读取数据第16行使用直接读函数从dwAddr处读取dwSize个字节的数据存到buf
写数据
要想在任意地址写入任意大小的数据就稍微有点复杂了。需要考虑以下几个问题
a) 要写入到这片区域是否擦除了要擦除几个扇区 b) 要写入到这个地址是否和页地址对齐 c) 要写入到数据个数是否超过一页 d) 数据个数超过一页又该如何写
考虑到这些问题本章设计了如下图这样的流程图 再根据此流程图设计了下面的函数可以在任意地址处写入任意个数据。
int W25QDrvWrite(unsigned int dwAddr, unsigned char *buf, unsigned int dwSize)
{/* 第1步 擦除扇区 */unsigned int dwOffsetAddr 0;unsigned int dwStartAddr dwAddr/4096*4096;unsigned int dwSectorCount (dwSize dwAddr%4096)/4096 1;while(dwSectorCount--){unsigned int nAddr dwStartAddr dwOffsetAddr;fsp_err_t err g_qspi0.p_api-erase(g_qspi0.p_ctrl, (uint8_t*)(QSPI_DEVICE_START_ADDRESSnAddr), 4096);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}W25QDrvWaitXfer();dwOffsetAddr 4096;}/* 第2部 分页写 */unsigned int dwPageCount (dwSize dwAddr%256)/256 1;// 如果从起始地址开始偏移dwSize都没有超过一页就从起始地址开始写dwSize字节if(dwPageCount 1){fsp_err_t err g_qspi0.p_api-write(g_qspi0.p_ctrl, buf, (uint8_t*)(QSPI_DEVICE_START_ADDRESSdwAddr), dwSize);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}W25QDrvWaitXfer();}else{unsigned int nAddr dwAddr;// 如果超过了一页则先将起始地址所在页填充满unsigned int dwFirstBytes 256 - dwAddr%256;// 计算出写满起始地址所在页后剩余要写的数据个数unsigned int dwRestBytes dwSize - dwFirstBytes;// 填充起始地址所在页fsp_err_t err g_qspi0.p_api-write(g_qspi0.p_ctrl, buf, (uint8_t*)(QSPI_DEVICE_START_ADDRESSnAddr), dwFirstBytes);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}W25QDrvWaitXfer();// 将W25Q的地址偏移到下一页的起始地址nAddr dwFirstBytes;// 要写入的数据buff地址也要更新buf dwFirstBytes;// 开始将剩下的数据写入到W25Qwhile(dwRestBytes ! 0){unsigned int nBytes 0;// 剩下的数据个数不满一页的话// 最后一次就将剩下的数据全部写入到最后要写的这一页if(dwRestBytes 256)nBytes dwRestBytes;elsenBytes 256;err g_qspi0.p_api-write(g_qspi0.p_ctrl, buf, (uint8_t*)(QSPI_DEVICE_START_ADDRESSnAddr), nBytes);if(FSP_SUCCESS ! err){printf(Function:%s\tLine:%d\r\n, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}W25QDrvWaitXfer();// W25Q地址和buf地址偏移剩余个数递减刚才写入的数据个数nAddr nBytes;buf nBytes;dwRestBytes - nBytes;}}// 返回写入数据的个数return (int)dwSize;
}14.3.4 测试程序
本章使用QSPI驱动测试W25Q64就是读取它的ID以及在随机地址处写入随机大小的数据进去然后再读出比较测试代码如下
#define TEST_SIZE (300)
uint8_t wBuf[TEST_SIZE] {0};
uint8_t rBuf[TEST_SIZE] {0};void W25QAppTest(void)
{W25QDrvInit();printf(Device ID: 0x%.8x\r\n, W25QDrvReadID());for(uint16_t i0; iTEST_SIZE; i)wBuf[i] (uint8_t)(rand()%256);uint32_t dwAddr (uint32_t)rand()%1000;uint32_t dwSize (uint32_t)rand()%TEST_SIZE;W25QDrvWrite(dwAddr, wBuf, dwSize);W25QDrvRead(dwAddr, rBuf, dwSize);uint16_t wCnt 0;for(uint16_t i0; idwSize; i){if(wBuf[i] ! rBuf[i])wCnt;}printf(\tRW Addr: 0x%.4x\r\n\tRW Size: %d\r\n\tError count: %d\r\n, dwAddr, dwSize, wCnt);
}14.3.5 上机实验
在hal_entry.c中的hal_enter()函数调用测试函数例如下代码
#include app.h
#include hal_systick.h
#include drv_w25q.h
#include drv_uart.h
#include hal_data.hvoid hal_entry(void)
{/* TODO: add your own code here */SystickInit();UARTDrvInit();W25QAppTest();
}将编译出来的二进制可执行文件烧录到处理器中运行然后在串口助手中可以看到如下图这样的调试打印信息 读者自行测试的时候读写的地址和数据个数可能会和本书的不一样。 本章完
