大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT中FlexSPI外設(shè)lookupTable里配置Normal read的一個小誤區(qū)。

關(guān)于串行四線NOR Flash，當(dāng)其作為啟動(XiP)設(shè)備時，我們最常配置的讀模式應(yīng)該是 Fast Read Quad I/O SDR (0xEB)，這種模式在數(shù)據(jù)傳輸時會用上全部四根I/O線（IO0-3），并且SCK可達(dá)最高頻率（通常133MHz），這種讀模式下Flash性能相當(dāng)高。但有時候某些設(shè)計里為了保證通用性（比如我們想要一個兼容所有類型Flash型號的啟動頭），我們也會嘗試配置最基礎(chǔ)的讀模式 Normal Read (0x03)，基礎(chǔ)的讀模式在數(shù)據(jù)傳輸時僅使用一根I/O線（IO1），并且SCK頻率通常最高50MHz，這種模式其實更多是為了兼容SPI接口的EEPROM器件。

Normal Read是任何串行NOR Flash都支持的讀模式，也是最簡單的一種模式，但在i.MXRT的FlexSPI外設(shè)里配置這種模式會存在關(guān)于Dummy Cycle設(shè)置的一個小誤區(qū)，且聽痞子衡道來：

一、在FDCB里使能Normal Read

關(guān)于FDCB及l(fā)ookupTable相關(guān)知識詳見痞子衡舊文 《從頭開始認(rèn)識i.MXRT啟動頭FDCB里的lookupTable》。現(xiàn)在我們嘗試準(zhǔn)備一個使能Normal read的FDCB頭，F(xiàn)lash器件就以華邦W25Q64JWS-IQ為例，查看其數(shù)據(jù)手冊，找到如下Normal read時序圖：

從Normal read時序圖里可以看出，其僅包含命令序列、地址序列、讀數(shù)據(jù)序列、停止序列共四個子序列，與Fast Read Quad I/O SDR時序相比少了模式序列和Dummy序列，因此示例FDCB如下。經(jīng)i.MXRT1050-EVKB板子實測，這個示例FDCB是可以正常用于啟動的。

const flexspi_nor_config_t qspiflash_config = {
    .memConfig =
        {
            .tag              = FLEXSPI_CFG_BLK_TAG,
            .version          = FLEXSPI_CFG_BLK_VERSION,
            // 低速情況下可以使用LoopbackInternally
            .readSampleClkSrc = kFlexSPIReadSampleClk_LoopbackInternally,
            .csHoldTime       = 3u,
            .csSetupTime      = 3u,
            .controllerMiscOption = 0x10,
            .deviceType       = kFlexSpiDeviceType_SerialNOR,
            // 實際上這里不管設(shè)置1Pad/2Pads/4Pads，在iomuxc里都會配置IO0-3
            .sflashPadType    = kSerialFlash_1Pad,
            // 配置SCK頻率不要超過50MHz
            .serialClkFreq    = kFlexSpiSerialClk_50MHz,
            .sflashA1Size     = 8u * 1024u * 1024u,
            .lookupTable =
                {
                    // Normal Read LUTs
                    // 包含四個子序列，且全是通過 FLEXSPI_1PAD 傳輸
                    [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 0] = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR,   FLEXSPI_1PAD, 0x03, RADDR_SDR, FLEXSPI_1PAD, 0x18),
                    [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 1] = FLEXSPI_LUT_SEQ(READ_SDR,  FLEXSPI_1PAD, 0x04, STOP,      FLEXSPI_1PAD, 0x00),
                },
        },
    .pageSize           = 256u,
    .sectorSize         = 4u * 1024u,
    .blockSize          = 64u * 1024u,
    .isUniformBlockSize = false,
};

按照文章 《實抓Flash信號波形來看i.MXRT的FlexSPI外設(shè)下AHB讀訪問情形（無緩存）》 第二小節(jié)里的軟硬件測試環(huán)境，我們測試無緩存下的 memcpy((void *)0x20200000, (void *)0x60002400, 8); 語句執(zhí)行在Flash端時序如下（為便于捕捉Flash信號，實際測試時SCK頻率降到了30MHz）：

二、關(guān)于Dummy Cycle的小誤區(qū)是什么？

在配置Fast Read Quad I/O SDR時序的lookupTable里，我們常常會根據(jù)不同的Flash器件特性在Dummy子序列里填入不同的Cycle數(shù)值。現(xiàn)在我們配置的是Normal read時序，有人可能會保留Dummy子序列，但是將其參數(shù)值設(shè)0（如下代碼所示），根據(jù)字面理解，這樣似乎也沒問題，但在FlexSPI外設(shè)里，這樣是不行的，這就是關(guān)于Dummy Cycle的誤區(qū)。

#include "fsl_flexspi.h"

#define NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL 0

uint32_t s_customLUT_wrong[4] = {
    /* Normal read mode -SDR */
    [4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 0] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR,       kFLEXSPI_1PAD, 0x03, kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x18),
    // 保留kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR序列，但參數(shù)值填0
    [4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 1] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x00, kFLEXSPI_Command_READ_SDR,  kFLEXSPI_1PAD, 0x04),
    [4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 2] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_STOP,      kFLEXSPI_1PAD, 0x00, 0, 0, 0),
};

三、Dummy Cycle設(shè)0的誤區(qū)帶來什么后果？

使用第二小節(jié)里的 s_customLUT_wrong[] 去配置FlexSPI LUT到底會產(chǎn)生什么后果，我們繼續(xù)在文章 《實抓Flash信號波形來看i.MXRT的FlexSPI外設(shè)下AHB讀訪問情形（無緩存）》 第二小節(jié)里的軟硬件測試環(huán)境下抓一下時序圖。可先借助SDK里flexspi驅(qū)動如下兩個函數(shù)來更新LUT，因為是在XiP環(huán)境下執(zhí)行的ramfunc代碼，所以無需再從頭初始化FlexSPI模塊。

#include "fsl_flexspi.h"

/* Update LUT table. */
FLEXSPI_UpdateLUT(FLEXSPI, 0, s_customLUT_wrong, 4);

/* Do software reset. */
FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI);

現(xiàn)在我們在IAR下在線調(diào)試看看結(jié)果，當(dāng)使用 s_customLUT_wrong 更新掉FlexSPI的LUT后，F(xiàn)lash的訪問立刻出現(xiàn)了異常，memory窗口觀察到的數(shù)值全部變成了0xFF， 并且拷貝目的地內(nèi)部RAM相應(yīng)地址處也全是0xFF，說明從功能角度 memcpy 語句并沒有產(chǎn)生預(yù)想效果（但此時 ramfunc 代碼是能正常往下執(zhí)行的）。

抓出Flash端波形，我們發(fā)現(xiàn)僅8字節(jié)數(shù)據(jù)的 memcpy 竟然產(chǎn)生了長達(dá) 33ms 的讀時序（換算一下，即實際讀取了約128KB的數(shù)據(jù)），放大最前面的時序，可以看到命令(0x03)、地址(0x002400)、初始讀出數(shù)據(jù)（0x01、0x02、0x03...）都是正常的，并且確實沒有Dummy Cycle子序列，對比應(yīng)用程序binary文件后發(fā)現(xiàn)還真的按序讀出了128KB有效Flash數(shù)據(jù)，所以Flash端本身的時序響應(yīng)沒有問題，但AHB總線與FlexSPI外設(shè)之間的配合出了問題，導(dǎo)致CPU無法拿到有效Flash數(shù)據(jù)，這也是開發(fā)環(huán)境memory窗口無法再看到真實Flash數(shù)據(jù)的原因。至于為何讀到128KB數(shù)據(jù)才停下來，痞子衡也不得而知。如果代碼里循環(huán)執(zhí)行這句 memcpy 語句，F(xiàn)lash端就也相應(yīng)循環(huán)出現(xiàn) 33ms 的讀時序。

至此，i.MXRT中FlexSPI外設(shè)lookupTable里配置Normal read的一個小誤區(qū)痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~

附錄、MIMXRT1050下完整FlexSPI初始化代碼

如果上述異常Normal read時序測試不是在XiP環(huán)境下進(jìn)行的，那么就需要完整地初始化FlexSPI外設(shè)，可以使用如下 flexspi_nor_flash_init() 函數(shù)：

#include "clock_config.h"
#include "fsl_flexspi.h"

flexspi_device_config_t s_deviceconfig = {
    .flexspiRootClk       = 30000000,
    .flashSize            = 0x2000,  /* 64Mb/KByte */
    .CSIntervalUnit       = kFLEXSPI_CsIntervalUnit1SckCycle,
    .CSInterval           = 2,
    .CSHoldTime           = 3,
    .CSSetupTime          = 3,
    .dataValidTime        = 0,
    .columnspace          = 0,
    .enableWordAddress    = 0,
    .AWRSeqIndex          = 0,
    .AWRSeqNumber         = 0,
    .ARDSeqIndex          = NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL,
    .ARDSeqNumber         = 1,
    .AHBWriteWaitUnit     = kFLEXSPI_AhbWriteWaitUnit2AhbCycle,
    .AHBWriteWaitInterval = 0,
};

static inline void flexspi_clock_init(void)
{
    const clock_usb_pll_config_t g_ccmConfigUsbPll = {.loopDivider = 0U};

    CLOCK_InitUsb1Pll(&g_ccmConfigUsbPll);
    CLOCK_InitUsb1Pfd(kCLOCK_Pfd0, 35);   /* Set PLL3 PFD0 clock 247MHZ. */
    CLOCK_SetMux(kCLOCK_FlexspiMux, 0x3); /* Choose PLL3 PFD0 clock as flexspi source clock. */
    CLOCK_SetDiv(kCLOCK_FlexspiDiv, 7);   /* flexspi clock 30M. */
}

void flexspi_nor_flash_init(void)
{
    flexspi_clock_init();

    /* Get FLEXSPI default settings and configure the flexspi. */
    flexspi_config_t config;
    FLEXSPI_GetDefaultConfig(&config);

    /* Set AHB buffer size for reading data through AHB bus. */
    config.ahbConfig.enableAHBPrefetch    = false;
    config.ahbConfig.enableAHBBufferable  = true;
    config.ahbConfig.enableReadAddressOpt = true;
    config.ahbConfig.enableAHBCachable    = false;
    config.rxSampleClock                  = kFLEXSPI_ReadSampleClkLoopbackInternally;
    FLEXSPI_Init(FLEXSPI, &config);

    /* Configure flash settings according to serial flash feature. */
    FLEXSPI_SetFlashConfig(FLEXSPI, &s_deviceconfig, kFLEXSPI_PortA1);

    /* Update LUT table. */
    FLEXSPI_UpdateLUT(FLEXSPI, 0, s_customLUT_wrong, 4);

    /* Do software reset. */
    FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI);
}