大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT中FlexSPI外設lookupTable里配置Normal read的一個小誤區。
關於串行四線NOR Flash，當其作為啟動(XiP)設備時，我們最常配置的讀模式應該是 Fast Read Quad I/O SDR (0xEB)，這種模式在數據傳輸時會用上全部四根I/O線（IO0-3），並且SCK可達最高頻率（通常133MHz），這種讀模式下Flash性能相當高。但有時候某些設計里為了保證通用性（比如我們想要一個兼容所有類型Flash型號的啟動頭），我們也會嘗試配置最基礎的讀模式 Normal Read (0x03)，基礎的讀模式在數據傳輸時僅使用一根I/O線（IO1），並且SCK頻率通常最高50MHz，這種模式其實更多是為了兼容SPI接口的EEPROM器件。
Normal Read是任何串行NOR Flash都支持的讀模式，也是最簡單的一種模式，但在i.MXRT的FlexSPI外設里配置這種模式會存在關於Dummy Cycle設置的一個小誤區，且聽痞子衡道來：
一、在FDCB里使能Normal Read
關於FDCB及lookupTable相關知識詳見痞子衡舊文 《從頭開始認識i.MXRT啟動頭FDCB里的lookupTable》。現在我們嘗試准備一個使能Normal read的FDCB頭，Flash器件就以華邦W25Q64JWS-IQ為例，查看其數據手冊，找到如下Normal read時序圖：
從Normal read時序圖里可以看出，其僅包含命令序列、地址序列、讀數據序列、停止序列共四個子序列，與Fast Read Quad I/O SDR時序相比少了模式序列和Dummy序列，因此示例FDCB如下。經i.MXRT1050-EVKB板子實測，這個示例FDCB是可以正常用於啟動的。
const flexspi_nor_config_t qspiflash_config = {
.memConfig =
{
.tag = FLEXSPI_CFG_BLK_TAG,
.version = FLEXSPI_CFG_BLK_VERSION,
// 低速情況下可以使用LoopbackInternally
.readSampleClkSrc = kFlexSPIReadSampleClk_LoopbackInternally,
.csHoldTime = 3u,
.csSetupTime = 3u,
.controllerMiscOption = 0x10,
.deviceType = kFlexSpiDeviceType_SerialNOR,
// 實際上這里不管設置1Pad/2Pads/4Pads，在iomuxc里都會配置IO0-3
.sflashPadType = kSerialFlash_1Pad,
// 配置SCK頻率不要超過50MHz
.serialClkFreq = kFlexSpiSerialClk_50MHz,
.sflashA1Size = 8u * 1024u * 1024u,
.lookupTable =
{
// Normal Read LUTs
// 包含四個子序列，且全是通過 FLEXSPI_1PAD 傳輸
[4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 0] = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR, FLEXSPI_1PAD, 0x03, RADDR_SDR, FLEXSPI_1PAD, 0x18),
[4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 1] = FLEXSPI_LUT_SEQ(READ_SDR, FLEXSPI_1PAD, 0x04, STOP, FLEXSPI_1PAD, 0x00),
},
},
.pageSize = 256u,
.sectorSize = 4u * 1024u,
.blockSize = 64u * 1024u,
.isUniformBlockSize = false,
};
按照文章 《實抓Flash信號波形來看i.MXRT的FlexSPI外設下AHB讀訪問情形（無緩存）》 第二小節里的軟硬件測試環境，我們測試無緩存下的 memcpy((void *)0x20200000, (void *)0x60002400, 8); 語句執行在Flash端時序如下（為便於捕捉Flash信號，實際測試時SCK頻率降到了30MHz）：
二、關於Dummy Cycle的小誤區是什么？
在配置Fast Read Quad I/O SDR時序的lookupTable里，我們常常會根據不同的Flash器件特性在Dummy子序列里填入不同的Cycle數值。現在我們配置的是Normal read時序，有人可能會保留Dummy子序列，但是將其參數值設0（如下代碼所示），根據字面理解，這樣似乎也沒問題，但在FlexSPI外設里，這樣是不行的，這就是關於Dummy Cycle的誤區。
#include "fsl_flexspi.h"
#define NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL 0
uint32_t s_customLUT_wrong[4] = {
/* Normal read mode -SDR */
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 0] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x03, kFLEXSPI_Command_RADDR_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x18),
// 保留kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR序列，但參數值填0
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 1] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_DUMMY_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x00, kFLEXSPI_Command_READ_SDR, kFLEXSPI_1PAD, 0x04),
[4*NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL + 2] = FLEXSPI_LUT_SEQ(kFLEXSPI_Command_STOP, kFLEXSPI_1PAD, 0x00, 0, 0, 0),
};
三、Dummy Cycle設0的誤區帶來什么后果？
使用第二小節里的 s_customLUT_wrong[] 去配置FlexSPI LUT到底會產生什么后果，我們繼續在文章 《實抓Flash信號波形來看i.MXRT的FlexSPI外設下AHB讀訪問情形（無緩存）》 第二小節里的軟硬件測試環境下抓一下時序圖。可先借助SDK里flexspi驅動如下兩個函數來更新LUT，因為是在XiP環境下執行的ramfunc代碼，所以無需再從頭初始化FlexSPI模塊。
#include "fsl_flexspi.h"
/* Update LUT table. */
FLEXSPI_UpdateLUT(FLEXSPI, 0, s_customLUT_wrong, 4);
/* Do software reset. */
FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI);
現在我們在IAR下在線調試看看結果，當使用 s_customLUT_wrong 更新掉FlexSPI的LUT后，Flash的訪問立刻出現了異常，memory窗口觀察到的數值全部變成了0xFF， 並且拷貝目的地內部RAM相應地址處也全是0xFF，說明從功能角度 memcpy 語句並沒有產生預想效果（但此時 ramfunc 代碼是能正常往下執行的）。
抓出Flash端波形，我們發現僅8字節數據的 memcpy 竟然產生了長達 33ms 的讀時序（換算一下，即實際讀取了約128KB的數據），放大最前面的時序，可以看到命令(0x03)、地址(0x002400)、初始讀出數據（0x01、0x02、0x03...）都是正常的，並且確實沒有Dummy Cycle子序列，對比應用程序binary文件后發現還真的按序讀出了128KB有效Flash數據，所以Flash端本身的時序響應沒有問題，但AHB總線與FlexSPI外設之間的配合出了問題，導致CPU無法拿到有效Flash數據，這也是開發環境memory窗口無法再看到真實Flash數據的原因。至於為何讀到128KB數據才停下來，痞子衡也不得而知。如果代碼里循環執行這句 memcpy 語句，Flash端就也相應循環出現 33ms 的讀時序。
附錄、MIMXRT1050下完整FlexSPI初始化代碼
如果上述異常Normal read時序測試不是在XiP環境下進行的，那么就需要完整地初始化FlexSPI外設，可以使用如下 flexspi_nor_flash_init() 函數：
#include "clock_config.h"
#include "fsl_flexspi.h"
flexspi_device_config_t s_deviceconfig = {
.flexspiRootClk = 30000000,
.flashSize = 0x2000, /* 64Mb/KByte */
.CSIntervalUnit = kFLEXSPI_CsIntervalUnit1SckCycle,
.CSInterval = 2,
.CSHoldTime = 3,
.CSSetupTime = 3,
.dataValidTime = 0,
.columnspace = 0,
.enableWordAddress = 0,
.AWRSeqIndex = 0,
.AWRSeqNumber = 0,
.ARDSeqIndex = NOR_CMD_LUT_SEQ_IDX_READ_NORMAL,
.ARDSeqNumber = 1,
.AHBWriteWaitUnit = kFLEXSPI_AhbWriteWaitUnit2AhbCycle,
.AHBWriteWaitInterval = 0,
};
static inline void flexspi_clock_init(void)
{
const clock_usb_pll_config_t g_ccmConfigUsbPll = {.loopDivider = 0U};
CLOCK_InitUsb1Pll(&g_ccmConfigUsbPll);
CLOCK_InitUsb1Pfd(kCLOCK_Pfd0, 35); /* Set PLL3 PFD0 clock 247MHZ. */
CLOCK_SetMux(kCLOCK_FlexspiMux, 0x3); /* Choose PLL3 PFD0 clock as flexspi source clock. */
CLOCK_SetDiv(kCLOCK_FlexspiDiv, 7); /* flexspi clock 30M. */
}
void flexspi_nor_flash_init(void)
{
flexspi_clock_init();
/* Get FLEXSPI default settings and configure the flexspi. */
flexspi_config_t config;
FLEXSPI_GetDefaultConfig(&config);
/* Set AHB buffer size for reading data through AHB bus. */
config.ahbConfig.enableAHBPrefetch = false;
config.ahbConfig.enableAHBBufferable = true;
config.ahbConfig.enableReadAddressOpt = true;
config.ahbConfig.enableAHBCachable = false;
config.rxSampleClock = kFLEXSPI_ReadSampleClkLoopbackInternally;
FLEXSPI_Init(FLEXSPI, &config);
/* Configure flash settings according to serial flash feature. */
FLEXSPI_SetFlashConfig(FLEXSPI, &s_deviceconfig, kFLEXSPI_PortA1);
/* Update LUT table. */
FLEXSPI_UpdateLUT(FLEXSPI, 0, s_customLUT_wrong, 4);
/* Do software reset. */
FLEXSPI_SoftwareReset(FLEXSPI);
}
至此，i.MXRT中FlexSPI外設lookupTable里配置Normal read的一個小誤區痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~
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