2020年12月18日 | STM32F7xx —— QSPI

一、QSPI

        SPI 是 Queued SPI 的简写，是 Motorola公司推出的 SPI 接口的扩展，比 SPI 应用更加广泛。在 SPI 协议的基础上，Motorola 公司对其功能进行了增强，增加了队列传输机制，推出了队列串行外围接口协议（即 QSPI 协议），使用该接口，用户可以一次性传输包含多达16个8位或16位数据的传输队列。一旦传输启动，直到传输结束，都不需要CPU干预，极大的提高了传输效率。该协议在ColdFire系列MCU得到广泛应用。与SPI相比，QSPI的最大结构特点是以80字节的RAM代替了SPI的发送和接收寄存器。QSPI 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：
① 间接模式：使用 QSPI 寄存器执行全部操作
② 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）
③ 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。

QSPI通过6根线与SPI芯片通信，下图是内部框图：

QSPI每条命令，必须包含一个或多个阶段：指令、地址、交替字节、空指令和数据。

QSPI发送命令：等待QSPI空闲；设置命令参数。

QSPI读数据：设置数据传输长度；设置QSPI工作模式并设置地址；读取数据。

QSPI写数据：设置数据传输长度；设置QSPI工作模式并设置地址；写数据。

二、几个重要的函数

HAL_StatusTypeDef     HAL_QSPI_Init     (QSPI_HandleTypeDef *hqspi); // 初始化

HAL_StatusTypeDef HAL_QSPI_Command(QSPI_HandleTypeDef *hqspi, QSPI_CommandTypeDef *cmd, uint32_t Timeout); // 发送命令

HAL_StatusTypeDef     HAL_QSPI_Transmit     (QSPI_HandleTypeDef *hqspi, uint8_t *pData, uint32_t Timeout); // 发送数据

HAL_StatusTypeDef     HAL_QSPI_Receive      (QSPI_HandleTypeDef *hqspi, uint8_t *pData, uint32_t Timeout); // 接收数据

三、几个重要的结构

// QSPI操作句柄

typedef struct

{

  QUADSPI_TypeDef            *Instance;        /* QSPI registers base address        */

  QSPI_InitTypeDef           Init;             /* QSPI communication parameters      */

  uint8_t                    *pTxBuffPtr;      /* Pointer to QSPI Tx transfer Buffer */

  __IO uint16_t              TxXferSize;       /* QSPI Tx Transfer size              */

  __IO uint16_t              TxXferCount;      /* QSPI Tx Transfer Counter           */

  uint8_t                    *pRxBuffPtr;      /* Pointer to QSPI Rx transfer Buffer */

  __IO uint16_t              RxXferSize;       /* QSPI Rx Transfer size              */

  __IO uint16_t              RxXferCount;      /* QSPI Rx Transfer Counter           */

  DMA_HandleTypeDef          *hdma;            /* QSPI Rx/Tx DMA Handle parameters   */

  __IO HAL_LockTypeDef       Lock;             /* Locking object                     */

  __IO HAL_QSPI_StateTypeDef State;            /* QSPI communication state           */

  __IO uint32_t              ErrorCode;        /* QSPI Error code                    */

  uint32_t                   Timeout;          /* Timeout for the QSPI memory access */ 

}QSPI_HandleTypeDef;

// Instance：QSPI基地址  ---  QUADSPI

// Init：设置QSPI参数

// pTxBuffPtr,TxXferSize,TxXferCount：发送缓存指针 发送数据量 剩余数据量

// pRxBuffPtr,RxXferSize,RxXferCount：接收缓存指针 发送数据量 剩余数据量

// hdma与DMA相关， 其他为过程变量不需要关心

// 参数配置 时钟分频系数  FIFO阈值  采样移位  FLASH大小  片选高电平时间  时钟模式  闪存ID  双闪存模式设置

typedef struct

{

  uint32_t ClockPrescaler;     /* Specifies the prescaler factor for generating clock based on the AHB clock.

                                  This parameter can be a number between 0 and 255 */ 

  uint32_t FifoThreshold;      /* Specifies the threshold number of bytes in the FIFO (used only in indirect mode)

                                  This parameter can be a value between 1 and 32 */

  uint32_t SampleShifting;     /* Specifies the Sample Shift. The data is sampled 1/2 clock cycle delay later to 

                                  take in account external signal delays. (It should be QSPI_SAMPLE_SHIFTING_NONE in DDR mode)

                                  This parameter can be a value of @ref QSPI_SampleShifting */

  uint32_t FlashSize;          /* Specifies the Flash Size. FlashSize+1 is effectively the number of address bits 

                                  required to address the flash memory. The flash capacity can be up to 4GB 

                                  (addressed using 32 bits) in indirect mode, but the addressable space in 

                                  memory-mapped mode is limited to 256MB

                                  This parameter can be a number between 0 and 31 */

  uint32_t ChipSelectHighTime; /* Specifies the Chip Select High Time. ChipSelectHighTime+1 defines the minimum number 

                                  of clock cycles which the chip select must remain high between commands.

                                  This parameter can be a value of @ref QSPI_ChipSelectHighTime */ 

  uint32_t ClockMode;          /* Specifies the Clock Mode. It indicates the level that clock takes between commands.

                                  This parameter can be a value of @ref QSPI_ClockMode */

  uint32_t FlashID;            /* Specifies the Flash which will be used,

                                  This parameter can be a value of @ref QSPI_Flash_Select */

  uint32_t DualFlash;          /* Specifies the Dual Flash Mode State

                                  This parameter can be a value of @ref QSPI_DualFlash_Mode */                                               

}QSPI_InitTypeDef;

// 采样移位

#define QSPI_SAMPLE_SHIFTING_NONE           ((uint32_t)0x00000000U)        /*!#define QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE      ((uint32_t)QUADSPI_CR_SSHIFT) /*!<1/2 clock cycle shift to sample data*/

四、QSPI接口设计（仅供参考）

#define QSPI_CLK_ENABLE()         __HAL_RCC_QSPI_CLK_ENABLE();

#define QSPI_BK1_NCS_PORT         GPIOB

#define QSPI_BK1_NCS_PIN          GPIO_PIN_6

#define QSPI_BK1_NCS_AF           GPIO_AF10_QUADSPI

#define QSPI_BK1_NCS_CONFIG()     GPIOConfigExt(QSPI_BK1_NCS_PORT, QSPI_BK1_NCS_PIN, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_PULLUP, QSPI_BK1_NCS_AF)

#define QSPI_BK1_CLK_PORT         GPIOB

#define QSPI_BK1_CLK_PIN          GPIO_PIN_2

#define QSPI_BK1_CLK_AF           GPIO_AF9_QUADSPI

#define QSPI_BK1_CLK_CONFIG()     GPIOConfigExt(QSPI_BK1_CLK_PORT, QSPI_BK1_CLK_PIN, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_NOPULL, QSPI_BK1_CLK_AF)

#define QSPI_BK1_IO0_PORT         GPIOF

#define QSPI_BK1_IO0_PIN          GPIO_PIN_8

#define QSPI_BK1_IO0_AF           GPIO_AF10_QUADSPI

#define QSPI_BK1_IO0_CONFIG()     GPIOConfigExt(QSPI_BK1_IO0_PORT, QSPI_BK1_IO0_PIN, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_NOPULL, QSPI_BK1_IO0_AF)

#define QSPI_BK1_IO1_PORT         GPIOF

#define QSPI_BK1_IO1_PIN          GPIO_PIN_9

#define QSPI_BK1_IO1_AF           GPIO_AF10_QUADSPI

#define QSPI_BK1_IO1_CONFIG()     GPIOConfigExt(QSPI_BK1_IO1_PORT, QSPI_BK1_IO1_PIN, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_NOPULL, QSPI_BK1_IO1_AF)