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1. 初始化
2. CS控制例子
3. 读ID
3.1 制造商
3.2 容量大小
3.3 设置IO类型
3.3.1 setQSPIWinbond
3.3.2 setQSPIMxic
3.3.3 setQSPIMicrochip
3.3.4 setQSPIMicron
4. 写保护
5. 等待空闲
6. 擦除扇区
7. 页编程
8. 页读
9. 写
10. 读
11. 验证 基于M…目录
1. 初始化
2. CS控制例子
3. 读ID
3.1 制造商
3.2 容量大小
3.3 设置IO类型
3.3.1 setQSPIWinbond
3.3.2 setQSPIMxic
3.3.3 setQSPIMicrochip
3.3.4 setQSPIMicron
4. 写保护
5. 等待空闲
6. 擦除扇区
7. 页编程
8. 页读
9. 写
10. 读
11. 验证 基于MPSSE SPI实现Nor Flash的读写。也定义两组flash。
typedef enum
{SFLASH_PORT_0 0,SFLASH_PORT_1,SFLASH_PORT_MAX,
}sflash_port_e;
定义一个结构体记录flash的属性
typedef struct
{sflash_io_e ioType;uint8_t spiPort;void (*pCSEnable)(uint8_t port, bool enable);sflash_manufactor_e manufactor;sflash_size size;sflash_addr_size_e addrSize;
}sflash_s;
ioType表示flash的IO类型一般支持3种接口方式
typedef enum
{SFLASH_SPI 0,SFLASH_DSPI,SFLASH_QSPI,
}sflash_io_e;
spiPort表示该flash使用哪组SPI
pCSEnable对应CS脚控制的接口函数
manufactor该flash的生产商
typedef enum
{SFLASH_Winbond 0,SFLASH_Cypress,SFLASH_ESMT,SFLASH_GigaDevice,SFLASH_MXIC,SFLASH_Micron,SFLASH_ISIS,SFLASH_Microchip,SFLASH_ZBit,SFLASH_FuDan,SFLASH_BOYA,SFLASH_Unknown,
}sflash_manufactor_e;
size该flash的大小
typedef enum
{SFLASH_SIZE_256KB 0,SFLASH_SIZE_512KB,SFLASH_SIZE_1MB,SFLASH_SIZE_2MB,SFLASH_SIZE_4MB,SFLASH_SIZE_8MB,SFLASH_SIZE_16MB,SFLASH_SIZE_32MB,
}sflash_size;addrSize该flash的地址宽度
typedef enum
{SFLASH_ADDR_24BIT 3,SFLASH_ADDR_32BIT,
}sflash_addr_size_e;
1. 初始化
void sflashInit(uint8_t port, sflash_s init)
{if(port SFLASH_PORT_MAX)return;sflash[port] init;
}
2. CS控制例子
初始化spi要根据实际情况配置CS的控制函数例如
#define SFLASH_CS_PIN 3
void sflash0CS(uint8_t port, bool enable)
{spiCPOL(port);mpsseGpioWrite(SFLASH_CS_PIN, !enable);
}
3. 读ID
通过命令0x9F读取flash的Jedec ID其函数原型为
uint32_t sflashReadJedecID(uint8_t port)
返回值即是id。 uint8_t cmd[4] {CMD_READ_ID, 0xff, 0xff, 0xff};uint32_t id;sflash[port].pCSEnable(port, true);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);spiReadBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, 3);sflash[port].pCSEnable(port, false);id ((uint32_t)cmd[1] 16) | (uint32_t)(cmd[2] 8) | (uint32_t)(cmd[3]);
由于flash的QSPI方式和品牌商有关这里根据ID做判断注意这套规则并不是所有厂商都符合
3.1 制造商
由ID的16~23位确定品牌商 switch (id 0xff0000){case 0xEF0000:sflash[port].manufactor SFLASH_Winbond;printf(sflash Winbond\n);break;case 0x010000:sflash[port].manufactor SFLASH_Cypress;printf(sflash Cypress\n);break;case 0x8C0000:sflash[port].manufactor SFLASH_ESMT;printf(sflash ESMT\n);break;case 0xC80000:sflash[port].manufactor SFLASH_GigaDevice;printf(sflash GigaDevice\n);break;case 0xC20000:sflash[port].manufactor SFLASH_MXIC;printf(sflash MXIC\n);break;case 0x200000:sflash[port].manufactor SFLASH_Micron;printf(sflash Micron\n);break;case 0x5E0000:sflash[port].manufactor SFLASH_ZBit;printf(sflash ZBit\n);break;case 0x9D0000:sflash[port].manufactor SFLASH_ISIS;printf(sflash ISIS\n);break;case 0xA10000:sflash[port].manufactor SFLASH_FuDan;printf(sflash FuDan\n);break;case 0xBF0000:sflash[port].manufactor SFLASH_Microchip;printf(sflash Microchip\n);break;case 0x680000:sflash[port].manufactor SFLASH_BOYA;printf(sflash BOYA\n);break;default:sflash[port].manufactor SFLASH_Unknown;printf(sflash Unknown\n);break;}
3.2 容量大小
根据ID的位0~7确定容量大小 switch(id 0xff){case 0x12:sflash[port].size SFLASH_SIZE_256KB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 256KB, 24bits address\n);break;case 0x13:sflash[port].size SFLASH_SIZE_512KB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 512KB, 24bits address\n);break;case 0x14:sflash[port].size SFLASH_SIZE_1MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 1MB, 24bits address\n);break;case 0x15:sflash[port].size SFLASH_SIZE_2MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 2MB, 24bits address\n);break;case 0x16:sflash[port].size SFLASH_SIZE_4MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 4MB, 24bits address\n);break;case 0x17:sflash[port].size SFLASH_SIZE_8MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 8MB, 24bits address\n);break;case 0x18:sflash[port].size SFLASH_SIZE_16MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_24BIT;printf(sflash size 16MB, 24bits address\n);break;case 0x19:sflash[port].size SFLASH_SIZE_32MB;sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_32BIT;printf(sflash size 32MB, 32bits address\n);break;}
3.3 设置IO类型 if (sflash[port].ioType SFLASH_QSPI){sflashSetQSPI(true);}else{sflashSetQSPI(false);}
根据不同制造商设置flash的IO类型这里只实现SPI和QSPI的方式部分制造商的设定方式是一样的。
bool sflashSetQSPI(uint8_t port, bool enable)
{bool ret false;switch(sflash[port].manufactor){case SFLASH_Winbond:case SFLASH_GigaDevice:case SFLASH_Cypress:case SFLASH_ZBit:case SFLASH_BOYA:case SFLASH_FuDan:ret setQSPIWinbond(port, enable);break;case SFLASH_MXIC:case SFLASH_ESMT:case SFLASH_ISIS:ret setQSPIMxic(port, enable);break;case SFLASH_Microchip:ret setQSPIMicrochip(port, enable);break;case SFLASH_Micron:ret setQSPIMicron(port, enable);break;default:return false;}return ret;
}
3.3.1 setQSPIWinbond
第一种方式以Winbond为代表QSPI的使能位在Status2寄存器中。 通过命令0x35读入该寄存器值通过0x31写即可。
bool setQSPIWinbond(uint8_t port, bool enable)
{uint8_t cmd[2] {0x35, 0xff};sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1) 0)return false;if(spiReadBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, 1) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);if(enable true){if ((cmd[1] 0x02) 0x02) //QE 1{return true;}cmd[1] | 0x02;}else{if ((cmd[1] 0x02) 0x00) //QE 0{return true;}cmd[1] (uint8_t)0xFD;}cmd[0] 0x31;sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 2) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);return true;
}
3.3.2 setQSPIMxic
第二种方式以Mxic为代表QSPI的使能位在Status寄存器的位6 通过命令0x05读入该寄存器0x01写。
bool setQSPIMxic(uint8_t port, bool enable)
{uint8_t cmd[2] {0x05, 0xff};sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1) 0)return false;if(spiReadBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, 1) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);if(enable true){if ((cmd[1] 0x40) 0x40) //QE 1{return true;}cmd[1] | 0x40;}else{if ((cmd[1] 0x40) 0x00) //QE 0{return true;}cmd[1] (uint8_t)0xBF;}cmd[0] 0x01;sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 2) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);return true;
}
3.3.3 setQSPIMicrochip
Microchip的QSPI是 通过命令的方式使能0x38和禁止(0xFF)的。以SST26VF040A为例 bool setQSPIMicrochip(uint8_t port, bool enable)
{uint8_t cmd[1] {0x38};if(enable true){sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);}else{cmd[0] 0xff;sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);}return true;
}
3.3.4 setQSPIMicron
Micron以MT25QL256为例的QSPI通过读写易失性配置寄存器的位7配置。 通过命令0x85读入该寄存器0x81写。
bool setQSPIMicron(uint8_t port, bool enable)
{uint8_t cmd[2] {0x85, 0xff};sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1) 0)return false;if(spiReadBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, 1) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);if(enable true){if ((cmd[1] 0x80) 0x80) //QE 1{return true;}cmd[1] | 0x80;}else{if ((cmd[1] 0x80) 0x00) //QE 0{return true;}cmd[1] (uint8_t)0x7F;}cmd[0] 0x81;sflash[port].pCSEnable(port, true);if(spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 2) 0)return false;sflash[port].pCSEnable(port, false);return true;
}
4. 写保护
使能写的命令为
#define CMD_WRITE_ENABLE 0x06
对应的函数
void sflashWriteEnable(uint8_t port)
{uint8_t cmd[1] {CMD_WRITE_ENABLE};sflash[port].pCSEnable(port, true);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);sflash[port].pCSEnable(port, false);
}
禁止写的命令为
#define CMD_WRITE_DISABLE 0x04
对应的函数
void sflashWriteDisable(uint8_t port)
{uint8_t cmd[1] {CMD_WRITE_DISABLE};sflash[port].pCSEnable(port, true);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);sflash[port].pCSEnable(port, false);
}
5. 等待空闲
通过读状态寄存器等待设备空闲。
void sflashWaitFree(uint8_t port)
{while(true){uint8_t cmd[2] {CMD_READ_STATUS, 0xFF};sflash[port].pCSEnable(port, true);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);spiReadBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, 1);sflash[port].pCSEnable(port, false);if((cmd[1] 0x01) 0)break;usleep(1000);}
}
6. 擦除扇区
一般扇区大小为4096个字节擦除扇区的命令
#define CMD_SECTOR_ERASE 0x20
命令后面接需要擦除扇区的起始地址。
在擦除命令前必须先设置写使能擦除根据芯片不同可能需要几十ms才能完成例如W25Q128FVxxIQ需要45msSST26VF032B需要25ms等待一段时间后判断擦除是否完成最后恢复写保护。
void sflashEraseSector(uint8_t port, uint32_t addr)
{uint8_t cmd[5] {CMD_SECTOR_ERASE, 0, 0, 0, 0};uint8_t offset 1;if(sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_32BIT)cmd[offset] (uint8_t)(addr 24);cmd[offset] (uint8_t)(addr 16);cmd[offset] (uint8_t)(addr 8);cmd[offset] (uint8_t)(addr 0);sflashWriteEnable(port);sflash[port].pCSEnable(port, true);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, offset);sflash[port].pCSEnable(port, false);usleep(1000 * 20);sflashWaitFree(port);sflashWriteDisable(port);
}
7. 页编程
void sflashPageProgram(uint8_t port, uint32_t addr, uint8_t *buf, uint16_t len)
norflash的写不能按字节写最小单位为页一般页的大小为256字节。但是实际上页内是可以按照字节写的。比如可以在地址16的位置写10个字节数据。
地址的计算方式和擦除一样 uint8_t cmd[5] {CMD_PAGE_PROGRAM, 0, 0, 0, 0};uint8_t offset 1;if(sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_32BIT)cmd[offset] (uint8_t)(addr 24);cmd[offset] (uint8_t)(addr 16);cmd[offset] (uint8_t)(addr 8);cmd[offset] (uint8_t)(addr 0);
然后不同的接口有不同的命令SPI的命令是0x02QSPI的命令是0x32这里有个特例MXIC的芯片QPI的命令是0x38。
#define CMD_PAGE_PROGRAM 0x02
#define CMD_PAGE_PROGRAM_QIO 0x32
注意QPI的接口模式下命令字是SPI方式发送的。 sflashWriteEnable(port);sflash[port].pCSEnable(port, true);if(sflash[port].ioType SFLASH_QSPI){cmd[0] CMD_PAGE_PROGRAM_QIO;if(sflash[port].manufactor SFLASH_MXIC){cmd[0] 0x38;}spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);qspiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, offset);qspiWriteBytes(sflash[port].spiPort, buf, len);}else{cmd[0] CMD_PAGE_PROGRAM;spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, offset);spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, buf, len);}sflash[port].pCSEnable(port, false);
最后等待编程结束 sflashWaitFree(port);sflashWriteDisable(port);
8. 页读
对于flash来说没有页读的概念这里定义页读的方式是因为FTDI设备每笔最大通信是64K字节每次读最好设置为256B这是因为FTDI设备的最大传输字节数为64KB由于GPIO模拟的SPI协议特别费字节大了会超过64KB的大小另外太大了有时候会出现通讯错误
对于SPI接口使用Fast Read命令0x0B对于QSPI使用0xEB命令。
#define CMD_FASTREAD 0x0B
#define CMD_FASTREAD_QIO 0xEB
地址的计算等同其他 uint8_t cmd[5] {CMD_FASTREAD, 0, 0, 0, 0};uint8_t offset 1;if(sflash[port].addrSize SFLASH_ADDR_32BIT)cmd[offset] (uint8_t)(addr 24);cmd[offset] (uint8_t)(addr 16);cmd[offset] (uint8_t)(addr 8);cmd[offset] (uint8_t)(addr 0);
写完地址后需要空读1-2个字节QSPI是空读2个字节SPI读空1个字节 sflash[port].pCSEnable(port, true);if(sflash[port].ioType SFLASH_QSPI){uint8_t dummy[2];cmd[0] CMD_FASTREAD_QIO;spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, 1);qspiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd 1, offset);qspiReadBytes(sflash[port].spiPort, dummy, 2);qspiReadBytes(sflash[port].spiPort, buf, len);}else{uint8_t dummy[1];cmd[0] CMD_FASTREAD;spiWriteBytes(sflash[port].spiPort, cmd, offset);spiReadBytes(sflash[port].spiPort, dummy, 1);spiReadBytes(sflash[port].spiPort, buf, len);}sflash[port].pCSEnable(port, false);
9. 写
void sflashWrite(uint8_t port, uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len)
在写之前要确保flash已经擦除。
首先判断一下地址是不是页对齐不是就先把不齐的部分编程。 uint32_t offset 0;uint16_t count;if(port SFLASH_PORT_MAX)if(len 0)return;if((addr % sflashPageSize) 0){count (len (sflashPageSize - (addr % sflashPageSize))) ?(uint16_t)(sflashPageSize - (addr % sflashPageSize)) : (uint16_t)len;sflashPageProgram(port, addr, buf, count);offset count;len - count;addr count;}
剩余的数据写完 while (len 0){count (len sflashPageSize) ? (uint16_t)sflashPageSize : (uint16_t)len;sflashPageProgram(port, addr, buf offset, count);offset count;len - count;addr count;}
10. 读
void sflashRead(uint8_t port, uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len)
读可以任意的地址读没有特别的处理。 uint32_t offset 0;uint32_t readPageSize 256;while(len 0){uint16_t count;count (len readPageSize) ? (uint16_t)readPageSize : (uint16_t)len;sflashPageRead(port, addr, buf offset, count);offset count;len - count;addr count;}
11. 验证
配置和SPI验证一样。这里只验证SPI、Mode0的方式。
擦除扇区-写随机数据-读入数据-比较读写的数据是否相等。 #define EX_SFLASH_SIZE 2048uint8_t wrBuf[EX_SFLASH_SIZE];uint8_t rdBuf[EX_SFLASH_SIZE];int i;uint8_t port 0;
然后产生随机数据 srand(time(NULL));for(i 0; i EX_SFLASH_SIZE; i){wrBuf[i] (uint8_t)rand();rdBuf[i] 0;}
擦除一个扇区 sflashEraseSector(port, 0 * 4096);
将随机数据写入flash sflashWrite(port, 0, wrBuf, EX_SFLASH_SIZE);
再从相同地址读回 sflashRead(port, 0, rdBuf, EX_SFLASH_SIZE);
最后比较 for(i 0; i EX_SFLASH_SIZE; i){if(wrBuf[i] ! rdBuf[i]){printf(sflash test fail %d: %x!%x\n, i, wrBuf[i], rdBuf[i]);break;}}printf(sflash test finish\n);
