如何写好QSPI驱动-低调大师

如何写好QSPI驱动

2020-09-02 660

1. 摘要

本篇笔记主要介绍，如何开发稳定可靠，功能齐全的QSPI驱动。

2. 准备工作

1， IAR 8.32.1

2， STM32Cube_FW_H7_V1.6.0

3. QSPI简介

4. QSPI驱动

在项目的开发中，我们经常会使用外挂Flash在做一些应用，而STM32H743带QSPI接口，可以用来外挂QSPI Flash，在之前的推送中我们以winbond华邦的W25Q256为例给大家说明了下QSPI的操作，借助ST的HAL库例程可以快速验证，不同型号的QSPI Flash会有一些参数和命令区别，大家应用时候要注意，例如美光和华邦的有的命令码就不同。ST的驱动里STM32H743的评估板是以美光的MT25T_QLKT_L_01G为例。如果你使用不同的型号，请注意区分，既然是评估板，那么就只是给大家参考，在正式的项目中，还需要考虑一些其他的问题。

5. 驱动架构

驱动的架构可以参考STM32Cube_FW_H7中对QSPI Flash驱动架构，也可以自己做架构，尽量简单明了，易用且稳定。对具体型号Flash的驱动可以放在一个文件下建立一个.c和.h. 如我们以华邦的W25Q系列为例，

还可以建立一个文本文档，用来记录驱动的一些变更，发布笔记等。

BSP层可以在BSP文件夹下建立QSPI的驱动，名字可以参考ST库，也可以按照自己的命名规则来定，或者企业的软件文件命名规则来定。

建立好这些文件后，接下来可以动手开发了。开发的时候可以先画一些图，除过正常的初始化，去初始化，外，考虑都包含那些功能，那些模式，那些命令，那些安全管理。那些中断，是否可以用DMA操作等。还要考虑数据结构类型，配置信息，错误码等。这些一定要结合数据手册来考虑和分析。

5.1 初始化和去初始化

这部分相对比较简单，可以参考例程，市面上的开发板，编码风格和良莠不齐，大家尽量参考官方的资料和文档，要考虑检查返回值，初始化有没有成功。跟硬件相关的管脚，时钟等大家根据自己的应用去定，H743我一般跑400M. 官方的大部分例程也都是跑在400M.

5.2 驱动模式

从手册可以知道分为间接模式，状态轮询模式，内存映射模式，那么我们的驱动就要能够分别支持这三种模式。在stm32h743i_eval_qspi.h里面定义这些模式和其他数据类型。这些可以参考官方的定义

在w25q256.h中定义跟flash相关的数据类型，结构体，宏定义等。如QSPI的操作模式，这里要明白1-1-1，1-1-2，1-1-4，1-4-4等的含义，因为QSPI包含这四种，指令单线，地址单线/4线，数据单线/两线/四线，这些在flash的数据手册指令表里都会标出，支持那种操作，而我们在驱动中要综合考虑这四种。

命令表的定义，这个要注意不同型号的FLASH，会稍有区别，即使同一家的不同型号的可能也有区别，如华邦256M和1G的指令就有一些个别的不同。恰好这两款我都用过，在这里给大家提一下。由于指令比较多，这里就不一一列举了，只截取其中一部分，具体指令表的定义可以参考flash手册，

但是建议大家在做驱动的时候对所有指令做支持，这样在用的时候就很方便，而不是用的时候发现少，在去填补。可以分别做成子函数，例如读取ID，可以做一些校验

很多指令的内容官网的驱动里都没有，需要我们自己去做。

5.3 状态寄存器读写

W25Q系列一般有三个状态寄存器，用来表示一些状态，如状态寄存器1就可以通过读取来判断flash的状态，有没有忙，写使能有没有打开，以及保护位保护了那些地址，这些都要自己去实现，市面上包括官方的例程驱动里都没有，假如你不判断的话，如果要写的地址被保护，是写不进去的，还有可能出现异常，这些都可以通过读取状态寄存器1和2来判断和处理。以及结合WP脚。

这些功能在正式的产品中我们一定要考虑，否则你的驱动就不稳定，不安全，因为工业现场各种干扰，以及其他异常情况。可能你在实验室跑的好好的代码，到现场就不行了

5.4 读写擦驱动

擦除操作比较耗时，所以如果你是用查询模式的话，要不断去查询状态，而不能死等，从手册可以看除时间量级，擦除正片最大需要1000s，还是比较耗时，即使最小的擦除单元4k擦除，最坏情况也需要400ms。用中断或者DMA方式操作的话不涉及，但DMA的话中断需要好几个，有命令，完成，状态匹配，收发完成等。要熟悉这些大概时间量级。方便参考。基于不同模式的驱动我们在公众号里都给大家介绍过。

读写驱动，可以参考官网的例程，但是要加一些改动，如考虑读写失败怎么办，超时退出，如果连续两次还是失败，怎么考虑，我们一般会考虑尝试三次，如果第一次失败就尝试第二次读取，第二次失败，尝试第三次，这样可以大大加强安全性，可能99.99%的情况下一次就成功，但不排除失败的可能性。此外还要考虑参数的保护。

5.4.1 擦除

可以按照擦除单位来综合写一个函数

这里要注意就是W25Q256 和W25Q01J 的一些区别。如有的指令前者支持指令地址四线，而后者不支持。

5.4.2 读操作

读操作要考虑是single还是dual模式，分别出两个子函数，读的指令不同，时序也不同

建议大家一个指令做一个子函数。如0x6C和0xEC的时序和操作模式就不同，如0X6c

代码实现

从时序图可以看到指令单线，地址单线，数据4线即 1-1-4模式。0xEC留给大家去联系实现。

5.4.3 写操作

写操纵也有几条不同的命令

不同的时序和方式，可以写成不同的子函数，我们以34h为例子

通过时序图可以看到是指令单线，地址单线，数据四线，这样就可以实现写操作了。

5.5 异常

通常我们还需要去管理和处理一些异常情况，例如下面的定义，你也可以按照自己的方式，总之要对异常和错误做一些管理。

官方的例子基本上每个都有返回值，大家可以去参考，这样使你的驱动更安全可靠。

5.6 其他

其他一些应考虑的问题，大家可以根据自己的需求和应用在添加，这里就不在赘述。

6. 测试验证

开发完后，就可以写一个简答的测试程序，对自己的驱动进行测试，因为我是在freeRTOS系统下用的，所以建立一个QSPI的测试任务，去实现擦，写，读，比较的功能和验证。截取几张测试图

7. 参考文档

序号	文献
1	STM32H743RM
2	STM32Cube_FW_H7_V1.6.0

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