libftdi1学习笔记 5 - SPI Nor Flash

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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45ms，SST26VF032B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0x02，QSPI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");

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php包链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1RElYTQx320pN6452N_7t1Q?pwdp8gs 提取码&#xff1a;p8gs 网盘源码包链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1BaYqwruka1P6h5wBBrLiBw?pwdwrzo 提取码&#xff1a;wrzo 目录 一.手动部署 二.自动部署 一.手动部署 …
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SQL表连接详解：JOIN与逗号（,）的使用及其性能影响

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省流版 在这个详细的解释中&#xff0c;我们将深入探讨SQL中表连接的概念&#xff0c;特别是JOIN和逗号&#xff08;,&#xff09;在连接表时的不同用法及其对查询性能的影响。通过实际示例和背后的逻辑分析&#xff0c;我们将揭示在不同场景下选择哪种连接方式更为合适。 1.…
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BioTech - 使用 Amber 工具 松弛(Relaxation) 蛋白质三维结构 (Python)

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欢迎关注我的CSDN：https://spike.blog.csdn.net/ 本文地址：https://spike.blog.csdn.net/article/details/137889532 Amber 工具在蛋白质 松弛(Relaxation) 过程中起着重要的作用。在分子动力学模拟中，蛋白质松弛是指模拟过程中蛋白质结构达到一个较为稳定的状态。这个过程通…
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社交媒体数据恢复：推特、Twitter

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推特&#xff08;Twitter&#xff09;数据恢复&#xff1a;如何找回丢失的内容 随着社交媒体的普及&#xff0c;越来越多的人开始使用推特&#xff08;Twitter&#xff09;来分享生活点滴、发表观点和获取信息。然而&#xff0c;有时候我们会不小心删除了重要的推文&#xff0…
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根据 Excel 列生成 SQL

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公司有个历史数据刷数据的需求, 开发功能有点浪费, 手工刷数据有点慢, 所以研究了下 excel 直接生成 SQL, 挺好用, 记录一下; 例如这是我们的数据, 要求把创建时间和完成时间刷进数据库中, 工单编号唯一 Excel 公式如下: "UPDATE service_order SET create…
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