他來了

他真的來了……

繼《OSPI Flash適配秘籍之內(nèi)功心法篇》之后，本文將繼續(xù)深入探討如何將Winbond（華邦）W35T51NW OSPI Flash適配到你的系統(tǒng)[JX1] [DX2]中。筆者感謝老鐵們對瑞薩嵌入式小百科的持續(xù)關(guān)注。如果有讀者是第一次接觸OSPI接口，筆者建議先跳轉(zhuǎn)到內(nèi)功心法篇，先修煉《內(nèi)功心法篇》，否則直接上陣，怕是要走火入魔。

之前也說了廣大不同廠家的OSPI Flash，雖然說大部分功能相似，大部分功能也可以復(fù)用，但是不同廠家的OSPI Flash還是存在或多或少的差別。因此如果客戶出于成本的考慮，需要更換OSPI Flash的時(shí)候，是需要做驅(qū)動(dòng)層的適配工作。

那如何做OSPI Flash的驅(qū)動(dòng)的適配工作？請讓筆者傾囊相授。

首先，不同門派（廠商）的OSPI Flash雖說套路相似，但細(xì)節(jié)上總有些“暗器”藏著。適配之前，務(wù)必翻閱芯片手冊，了解其配置流程。尤其是從單線模式切換到八線模式時(shí)，稍有不慎，便會(huì)“變線”翻車。

一般OSPI Flash除了支持8線模式，默認(rèn)都支持單線模式。所以一般Flash上電復(fù)位后，都默認(rèn)支持單線的協(xié)議。單線模式下，大部分廠商的OSPI Flash，命令碼以及命令-地址-數(shù)據(jù)之間的時(shí)延（如下時(shí)序圖中的Latency field）差別較小，但是在八線模式下這些差別就不能忽視，下面筆者會(huì)具體說明。

圖1.OSPI Read transaction時(shí)序圖

OSPI Flash適配的關(guān)鍵在于從單線模式轉(zhuǎn)換成八線模式的時(shí)候，如何正確通過單線指令完成轉(zhuǎn)換。圖2說明了Winbond W35T51NW OSPI Flash的具體的配置流程。不同廠商的Flash的初始化和配置流程是不一樣的，尤其是涉及到輸入輸出模式的切換時(shí)，這也是移形換位大法的關(guān)鍵所在。

大多數(shù)廠家的Flash默認(rèn)設(shè)置就是單線模式。所以如果只是適配單線模式的情況下，過程會(huì)簡單很多。但是多線模式的適配注意事項(xiàng)會(huì)更多，也相對麻煩一些。

圖2展示了W35T51NW設(shè)備的存儲器讀取操作流程，包括XIP（Execute-in-Place）模式和標(biāo)準(zhǔn)命令模式（Standard Command Mode）。以下是對該圖的解析：

1.設(shè)備啟動(dòng)流程

設(shè)備上電后，會(huì)進(jìn)行設(shè)備初始化并刷新易失性/內(nèi)部配置寄存器（Volatile/Internal Configuration Register Refresh）。

配置寄存器的值，來自非易失性配置寄存器（Non-Volatile Configuration Register），決定設(shè)備是進(jìn)入XIP模式還是標(biāo)準(zhǔn)命令模式。

圖2.W35T51NW Serial Flash初始化配置流程圖

2.XIP模式

（Execute-in-Place）

如果設(shè)備進(jìn)入XIP模式，它會(huì)直接執(zhí)行地址輸入-數(shù)據(jù)輸出序列，用于直接從閃存執(zhí)行代碼，無需額外的讀取命令。

退出XIP模式需要將XMb設(shè)為1。（XMb是Non-Volatile Configuration Register配置寄存器中的一位，由于XIP模式不是本篇文章的重點(diǎn)，這里不做過多的介紹）

3.標(biāo)準(zhǔn)命令模式

（Standard Command Mode）

在標(biāo)準(zhǔn)命令模式下，需要按照命令-地址-數(shù)據(jù)輸入/輸出序列進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。

該模式可以支持不同的數(shù)據(jù)傳輸模式，包括：

SDR 3字節(jié)地址模式

SDR 4字節(jié)地址模式

Octal DDR 4字節(jié)地址模式

4.工作模式切換

在標(biāo)準(zhǔn)命令模式下，默認(rèn)支持3字節(jié)地址模式，但可以通過B7h命令啟用4字節(jié)地址模式。通過E9h命令可禁用4字節(jié)地址模式，切換回3字節(jié)地址模式。

通過81h命令碼寫易失性配置寄存器（Volatile Config Reg）可以切換工作模式（從單線轉(zhuǎn)到八線）：

點(diǎn)擊查看大圖

通過1s-1s-1s的協(xié)議向VCR（volatile Config Reg）寄存器用81h命令碼寫入E7h/C7h,可以把Flash的協(xié)議模式從1s-1s-1s切換成8d-8d-8d。不同的地址模式不影響協(xié)議模式的切換。Flash的工作模工切換成功后，緊接著要切換XSPI Master（ra8d1）這邊的協(xié)議模式。

同樣的如果要把Flash的協(xié)議模式從8d-8d-8d切回1s-1s-1s，此時(shí)需要用8d-8d-8d的協(xié)議通過81h命令碼向VCR寫入FFh/DFh。同樣Flash的工作模工切換成功后，緊接著要切換XSPI Master（ra8d1）這邊的協(xié)議模式。兩邊的協(xié)議要一致才能正常工作。

這里對VCR寄存器做一些說明，VCR寄存器共有00h-07h共8個(gè)地址。其中對00h地址通過81h命令碼寫入配置值就可以設(shè)置Flash的輸入輸出的協(xié)議模式。其它地址范圍的配置功能請參考手冊中的內(nèi)容，默認(rèn)情況下一般不會(huì)對其它地址的內(nèi)容進(jìn)行配置。

這里筆者還想說明一下，手冊中除了VCR還有NVCR，這兩者有什么區(qū)別呢？

NVCR的全稱是Non-volatile Configuration Register為非易失性的寄存器，而VCR是易失性的寄存器，即下電之后VCR的內(nèi)容將會(huì)重置為0。所以Flash在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)默認(rèn)讀取NVCR里面的配置作為默認(rèn)啟動(dòng)配置，而VCR可以在啟動(dòng)之后再去配置，但是VCR的配置只存在當(dāng)前的上電周期中生效。如果對Flash下電再上電VCR中的內(nèi)容將失效。

總結(jié)一句話，如果開發(fā)者想對Flash的啟動(dòng)配置項(xiàng)永久生效就寫NVCR，如果是臨時(shí)調(diào)整配置就可以寫VCR。

圖3.Flash輸入輸出協(xié)議模式切換命令調(diào)用說明

下圖讓讀者感性的認(rèn)識一下，同樣是通過85h命令碼讀取VCR的內(nèi)容，示波器的波形會(huì)是什么樣的？

左邊是1s-1s-1s可以很清晰的看出85h這個(gè)命令碼。右邊由于示波器通道數(shù)有限，加上示波器信號質(zhì)量也比較差，讀者不能清晰的感知到85h這個(gè)命令碼。但是通過黃色時(shí)鐘信號通道，讀者可以感受到八線的模式下，完成同樣的讀取VCR的操作所需要的時(shí)鐘數(shù)量會(huì)少很多。

圖4.讀取VCR配置值的單線和八線輸入輸出波形對比圖

5.復(fù)位

硬件復(fù)位（Hardware Reset）會(huì)使設(shè)備重新進(jìn)入上電初始化狀態(tài)。

軟件復(fù)位（Software Reset）通過66h+99h指令實(shí)現(xiàn)，會(huì)讓設(shè)備回到上電后的初始狀態(tài)。

其次開發(fā)者要注意8線輸入輸出模式，常用的讀寫擦寫使能等指令，不同廠商的命令碼可能稍有不同，并且“Latency field”也可能不同。

如下圖5所示，在4字節(jié)地址模式下的快讀取的指令，指令碼是0Ch，其它的廠商就不一定也是0Ch。所以開發(fā)者要查看Flash手冊里的指令列表，換Flash芯片需要適配新的指令。

此外對于Dummy cycle數(shù)值也可能不一樣的，也就是前面提到的“Latency Field“。圖5中的8（16）表示如果是SDR模式的話，Dummy cycle是8，如果是DDR模式的話，Dummy cycle值是16。

圖5.Winbond W35T51NW OSPI Flash命令表說明

對于Dummy Cycle，在具體的波形圖里以如下方式呈現(xiàn)：

圖6.Fast Read with 4-Byte Address指令SDR時(shí)序圖

筆者想強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是在ODDR模式下，指令的長度變成兩個(gè)字節(jié)。如下圖所示，數(shù)據(jù)可以正常輸出。

對于這個(gè)ODDR工作模式的指令長度要變成2字節(jié)的說明在Winbond的Flash使用手冊上并沒有明確說明。但是在ra8d1的手冊上，37.2.2.7章節(jié)中有相關(guān)的寄存器配置說明。比如在ODDR模式下讀取VCR的值的命令碼是8585h，而不是85h,對應(yīng)的command_length 也需要調(diào)整為2。

圖7.RA8D1 OSPI command Type

圖8.ODDR模式下讀取VCR的值的代碼示例

最后要注意不同廠家的OSPI Flash所對應(yīng)的“Device ID”是不一樣的。一般驅(qū)動(dòng)代碼里都會(huì)有讀取&校驗(yàn)“Device ID”的操作，所以在驅(qū)動(dòng)代碼適配的時(shí)候“Device ID”值要從手冊中找到對應(yīng)的讀取“Device ID“的指令和ID值。

總結(jié)來說做OSPI Flash適配要關(guān)注以下方面：

初始化的配置流程的差異；

模式切換時(shí)候的差異；

關(guān)注指令碼和Dummy Cycle的差異；

以及Flash Device ID的差異。

好的，筆者感謝讀者們的耐心閱讀，也請感興趣的小伙伴持續(xù)關(guān)注我們的“瑞薩嵌入式小百科“公眾號，我們將為開發(fā)者提供更多實(shí)用的內(nèi)容作參考。