NXP 的 i.MX RT 系列 MCU 离不开 Flexspi 这个外设，Flexspi 是专为存储设备设计的，以 SPI Flash 举例，它支持单线、 4 线以及 8 线读写，熟悉 Flash 的小伙伴都知道需要一些命令才能对其操作， 对此 Flexspi 设计了一个称为 LUT 的命令查找表，这篇文章就对 LUT 进行一个详细介绍。
一、LUT 与 SPI Flash 命令表的联系
1. LUT 简介
LUT 全称是 Look Up Table ，顾名思义就是查找表格，可以自定义一些 Flash 的命令序列，然后提供给 Flexspi 去调用：
看到这里可能还是很困惑这是个什么东西，我们从大部分人接触的 SPI Flash 说起，以 Winbond W25Q128JVSIQ 为例。
2. 标准 SPI Flash 命令表介绍
如下图，平时接触最多的 SPI 是四条线,也就是标准 SPI：CLK 、CS、 MOSI、 MISO，
假设现在要读取 Flash 的 ID ，需要怎么操作呢？首先在手册中找到命令表：
注意这是标准 SPI 的命令表，可以看到读取 Device ID 的命令是 90h ，h 代表十六进制，意思是代码中发送该命令要使用 0x90，发送 0x90 之后是等待两个 byte 的无效时钟（可以在 MOSI 上发送两个 byte 数据，此时 Flash 端不会理会这些数据），接下来再发送 0x00 ，发完之后就可以在 MISO 的数据线上读取 Flash 返回的数据了，详细过程如下图；
以上就是对 Flash 操作的一个完整过程，其它的命令大同小异。
3. 4 线 QSPI Flash 命令表介绍
这里再以一个 QSPI 的命令为例（QSPI 即 4 条数据线 + CS + CLK）：
快速读取数据的命令是 0xEB :
首先先发送 0xEB ;
再发送 24bit 的读取地址，分 3 个 byte 发送 ;
接着是 3 个 dummy 时钟 ;
注意此时的时钟个数与上一个读取 ID 命令的是有区别的，这里 1 个 dummy 是 2 个时钟周期，读取 ID 的是 8 个 CLK ，这个其实也很好理解，标准 SPI 只有一条数据线发送\接收，那么 1 byte 就需要 8 个时钟周期才能完整读取；
对于QSPI 而言它有 4 跟数据线，1 个时钟周期可以读取 4bit 数据，2 个时钟周期就可以读取 8bit 也就是 1 byte，所以 dummy 的时钟周期也就减少了，等待 3 个dummy 周期后就可以接收数据了。
4. SPI Flash 命令对应到 LUT
以上两个命令我们可以称它们为 2 个命令序列，一个是读取 Device ID 的命令序列，另外一个是快速读取数据的命令序列，可以看到每个命令序列都能以 byte 为单位分解，里面有操作命令（0x90,0xEB 等 ）、dummy、地址等 ;
回到 Flexspi 的 LUT ，它的作用就是把常用的 Flash 命令序列提前放在了 LUT 的寄存器里面，方便后续 Flesxspi 调用，只需要给命令序列编号，就能按照里面编辑的命令顺序执行了，从芯片 RM 中可以看到 LUT 一个序列的组成：
1 个命令序列称为 Sequence （对于 i.MX RT1050 来说，它的 LUT 最多可以有 16 个序列，后面会解释为何只有 16 个）;
1 个 Sequence 中包含了 8 个Instruction ;( 这个 Instruction 可以将它理解为前面说的—— 1 个 Flash 命令序列能以 byte 为单位进行拆解，1 个 Instruction 就代表了一个 byte 的命令 )
1 个 Instruction 里面有三个参数，分别是 opcode，num_pads，operand，解释一下这三个参数的含义：
opcode：Flexspi 外设的专有命令；
比如现在需要向 Flash 发送读取 ID 的命令 0x90 ,那么此时就需要告诉 Flexspi 要发送操作命令到 Flash ，Flexspi 能识别的命令就是 CMD_SDR / CMD_DDR，关于 SDR 和 DDR 的区别可自行上网查找，大部分使用的是 CMD_SDR ，所以在这里这个参数就需要填写 0x01
SDK 中已经很贴心的将这些参数定义好了，编写代码的时候只需要调用就可以
num_pads：这个参数应该很好理解，就是执行 opcode 需要用到多少数据线，比如刚刚的 0x90 这个命令只需要一根，那么只要给 0x0 即可，快速读取的命令 0xEB 就需要用到 4 根线，给 0x3 即可，同样 SDK 中的定义如下：
operand：这个参数代表的是执行 opcode 这个命令所需要的参数，还是以读取 ID 的命令为例，刚刚 opcode 给的是 CMD_SDR 的命令，这个时候 Flexspi 它只知道了要发送命令过去，但是发送什么命令过去它还不知道，这个时候就需要 operand 告诉它，所以这里填参数 0x90 ;
根据以上描述，这里就完成了一个序列的其中一个命令，让我们来看看完成的是哪个部分：
二 、 代码编写
接下来以 SDK 中的例程来介绍怎么将我们熟悉的 Flash 命令序列放进 LUT 当中。
1. LUT 表序列号
SDK 例程中用的是板载的 Flash 是 ISSI 的 IS25WP064，这里的命令与 Winbond 有些不一样的，在这个基础上修改成 Winbond 的，修改之前先解释一下为什么前面会有 “4 * 序列号”的操作：
1 个 Sequence 规定需要有 8 个 Instruction ，规定这么多个是为了适配一些复杂的操作 ;可以看到 1 个 Instruction 是 16bit ，那么2 个Instruction 就是 32bit ，1 个 Sequence 就需要 4 * 32bit ，对于 i.MX RT1050 来说， LUT 寄存器只有 64 个，1 个寄存器 32bit ，那么 1 个 Sequence 就要 4 个寄存器，所以最多只能有 16 个 Sequence ，但是这个已经远远够用了，平时用的无非就是擦数据、写数据、读数据。
FLEXSPI_LUT_SEQ 这个宏是将两个 Instruction 合在一起变成 32bit 的数据，方便放进一个 LUT 寄存器当中
定义的数组是直接写进 LUT 寄存器的，长度是 64，类型是 uint32_t 的，所以其中一个数据就是 32bit ;将 64 个 LUT 寄存器分成 16 份，1 份就是 4 个寄存器，前面说过 1 个 Sequence 就需要 4 个寄存器，所以出现了 “4 * 序列号” 这个操作，那么接下来的 “4 * 序列号 + 1” 也很好理解了，FLEXSPI_LUT_SEQ 只能合并 2 个 Instruction ，有些 Flash 命令序列 2 个 Instruction是满足不了的，所以需要继续往下加，“4 * 序列号 + 1” 就是往下一个相邻的 LUT 寄存器写，可以自己将序列号代入进去理解，这里不再举例说明。
2. 以读取 ID 的命令为例，下图是 ISSI 的：
序列号的宏定义可以自行定义，这里沿用例程的，根据文章开头说的，Winbond 的命令如下：
（1）发送 0x90 命令
Instruction0
Opcode = kFLEXSPI Command SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x90
（2）等待两个 dummy
Instruction1
Opcode = kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x10 （ dummy clock 的个数）
（3）发送 0x00 命令
Instruction2
Opcode = kFLEXSPI Command SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x00
（4）读取数据
Instruction3
Opcode = kFLEXSPI_Command_READ_SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x04 （该参数无意义，非 0 即可）
（5）发送 Stop 命令
Instruction4
Opcode = kFLEXSPI_Command_STOP
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x00
以上就是全部步骤，实际上第 5 个步骤不加也不会出问题，因为 LUT 表的数值默认为 0 ，其 3 个参数值都为 0 ，故不影响，为了规范建议还是加上去，该序列如下：
那么这里就会有人问了，读取数据的长度不用给吗？这个长度是在调用库函数里面给的：
2. 以快速读取数据的命令为例，下图是 ISSI 的：
同样，Winbond 的修改如下：
（1）发送 0xEB 命令
Instruction0
Opcode = kFLEXSPI Command SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0xEB
（2）发送 24bit 读取地址
Instruction1
Opcode = kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x18 （读取地址的长度，单位 bit, 这里用 24bit ）
（3）发送 M7-0 dummy
Instruction2
Opcode = kFLEXSPI_Command_MODE8_SDR
num_pads = kFLEXSPI 4PAD
operand = 0xFF
（4）等待 2 个 dummy
Instruction3
Opcode = kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR
num_pads = kFLEXSPI 4PAD
operand = 0x04 （这里代表发送 4 个 clock 周期）
（5）读取数据
Instruction4
Opcode = kFLEXSPI_Command_READ_SDR
num_pads = kFLEXSPI 4PAD
operand = 0x04 （这里参数同样没有意义，非 0 即可）
（6）发送停止命令
Instruction5
Opcode = kFLEXSPI_Command_STOP
num_pads = kFLEXSPI 1PAD
operand = 0x00
如下图，最后一行加上去是为了体现一个完整的 Sequence ，会更规范
LUT 表的介绍就到这里，这里分别介绍了标准 SPI 和 QSPI 的命令并用一条命令举例，其它的 Flash 命令序列也是一样，单线、4 线主要根据命令的详细时序编写即可。
参考资料：
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