前一篇博文介绍了RT1060 的最小系统硬件设计的一些要求和注意事项，接下来我们就来看看 RT1060 的外挂 QSPI Flash 是如何使用的吧。
学习 RT 的外挂 Flash 是每个做 RT 软件设计工程师的必修课。我手上正好有一块 RT1060 的电路板，它的 QSPI NOR Flash 是 Winbond 的 W25Q256JV。这颗 Flash 的存储容量是 32MB，支持 Standard/Dual/Quad SPI，支持原地执行代码（XIP），支持 3/4 字节地址模式，遵从 JEDEC216 标准，最高工作频率达到 133MHz。
首先，我们看看 RT1060 与 W25Q256JV 硬件是如何连接的。
原理图如下所示：
由于读写速度能达到 133MHz，所以在 PCB 布线时，最好注意信号线等长处理，长度差控制在 ±50mil 以内，阻抗匹配在 50 Ω左右，以确保信号的完整性。
硬件设计完成之后，我们再来看看软件吧。
市面上存在着各种各样的 Nor Flash，不同的厂家的驱动指令都大相径庭，RT1060 是如何做到兼容各种品牌，对不同 Nor Flash 进行读写操作呢？实际上，查找表（LUT，Look-up table）很好的解决了这个问题。查找表被定义为一组用于保存预编程的逻辑序列的寄存器。每条序列最多可包含 8 条指令，LUT 的结构如下图所示。
一条指令（Instruction）中包含 3 个参数：opcode、num_pads、operand。opcode 是指令的类型代码，比如 kFLEXSPI_Command_SDR 的代码是 0x01。num_pads 是指令所用到的管脚数，比如使用 QSPI 的四线就设置 num_pads = 2。operand 是指令的操作数，不同的 opcode 代表的意义不一样，比如 kFLEXSPI_Command_SDR 指令的operand 代表的是指令代码，而 kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR 指令的 operand 代表的是地址位数。这 3 个参数的具体设置可查看 RT1060 参考手册里的表格 27-7。
FlexSPI 根据序列号中的指令设置与外挂 Flash 通讯，所以我们可以根据外挂 Flash 的指令来设置 LUT 表。比如，W25Q256JV 的 JEDEC ID 指令格式和时序图如下所示：
根据上面的时序图，定义 LUT 表如下：
/* Read ID */
[4 * NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READID] =
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x9F, kFLEXSPI_Command_READ_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x04),
这条指令包含了两个动作，一个是发送指令（kFLEXSPI_Command_SDR）：0x9F，下一个是读数据（kFLEXSPI_Command_READ_SDR）。那么我们在读取 JEDEC ID 的函数中设置如下：
status_t flexspi_nor_get_vendor_id(FLEXSPI_Type *base, uint32_t *vendorId)
{
uint32_t temp;
flexspi_transfer_t flashXfer;
flashXfer.deviceAddress = 0;
flashXfer.port = kFLEXSPI_PortA1;
flashXfer.cmdType = kFLEXSPI_Read;
flashXfer.SeqNumber = 1;
flashXfer.seqIndex = NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READID;
flashXfer.data = &temp;flashXfer.dataSize = 3;
status_t status = FLEXSPI_TransferBlocking(base, &flashXfer);
*vendorId = temp;
/* Do software reset. */
FLEXSPI_SoftwareReset(base);
return status;
}
从上面的这个例子，我们基本上可以了解 RT1060 如何使用 LUT 表与 Nor Flash 通讯。更多 Nor Flash 设置的例子可以参考 RT1060 参考手册中的第 27.6.3 节。
另外，NXP 的官方 SDK 兼容 W25Q256JV，所以我们可以使用官方的 SDK 来驱动这颗 Nor Flash。SDK 支持的 IDE 包括：Keil MDK 、IAR 以及 MCUXpresso ，其中 MCUXpresso 是 NXP 自己开发的免费的 IDE ，我个人觉得用这个 IDE 开发 RT 的软件还是很好用的。如果您也对这个 IDE 感兴趣，我们可以多交流交流。我从 NXP 官网上（https://mcuxpresso.nxp.com/en/select）下载的 SDK 版本是 V2.8.2。我们可以从例程：flexspi_nor_polling_transfer 中学习到如何设置 LUT 表并驱动 Nor Flash。在用这个例程驱动 W25Q256JV 时，需要注意两点：
- 使能 QE 的指令和参数
函数：flexspi_nor_enable_quad_mode() 中的参数需要改成 0x02，如下所示：
status_t flexspi_nor_enable_quad_mode(FLEXSPI_Type *base)
{
flexspi_transfer_t flashXfer;
status_t status;
uint32_t writeValue = FLASH_QUAD_ENABLE; // (W25Q256) 此参数值改为 0x02
/* Write enable */
status = flexspi_nor_write_enable(base, 0);
if (status != kStatus_Success)
{
return status;
}
/* Enable quad mode. */
flashXfer.deviceAddress = 0;
flashXfer.port = kFLEXSPI_PortA1;
flashXfer.cmdType = kFLEXSPI_Write;
flashXfer.SeqNumber = 1;
flashXfer.seqIndex = NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG;
flashXfer.data = &writeValue;
flashXfer.dataSize = 1;
status = FLEXSPI_TransferBlocking(base, &flashXfer);
if (status != kStatus_Success)
{
return status;
}
status = flexspi_nor_wait_bus_busy(base);
/* Do software reset. */
FLEXSPI_SoftwareReset(base);
return status;
}
LUT 表中写状态寄存器的指令改成 0x31，如下所示：
/* Enable Quad mode */
[4 * NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITESTATUSREG] =
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x31, kFLEXSPI_Command_WRITE_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x04),- LUT 表中擦除扇区的指令改成 0x20，如下所示：
/* Erase Sector */
[4 * NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_ERASESECTOR] =
FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x20, kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x18),
以上是我对 RT1060外挂 QSPI Flash设计方面的一些理解，希望对有这方面了解需求的你有些帮助。如果要获得更详尽的信息，可以参考 NXP 官网的 RT1060 参考手册和 W25Q256 的数据手册。如果您还有这方面的疑问，欢迎在下面评论区评论。
在后续的博文中，我会继续写一些关于 RT1060 的设计笔记，请多多来大大通关注我哦。
参考资料
- i.MX RT1060 Processor Reference Manual - https://www.nxp.com.cn/products/processors-and-microcontrollers/arm-microcontrollers/i-mx-rt-crossover-mcus/i-mx-rt1060-crossover-mcu-with-arm-cortex-m7-core:i.MX-RT1060?tab=Documentation_Tab
- W25Q256JV Datasheet
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