如何開發功能齊全的QSPI驅動

1. 摘要

本篇筆記主要介紹，如何開發穩定可靠，功能齊全的QSPI驅動。

2. 準備工作

1， IAR 8.32.1

2， STM32Cube_FW_H7_V1.6.0

3. QSPI簡介

4. QSPI驅動

在項目的開發中，我們經常會使用外掛Flash在做一些應用，而STM32H743帶QSPI接口，可以用來外掛QSPI Flash，在之前的推送中我們以winbond華邦的W25Q256為例給大家說明了下QSPI的操作，借助ST的HAL庫例程可以快速驗證，不同型號的QSPI Flash會有一些參數和命令區別，大家應用時候要注意，例如美光和華邦的有的命令碼就不同。ST的驅動里STM32H743的評估板是以美光的MT25T_QLKT_L_01G為例。如果你使用不同的型號，請注意區分，既然是評估板，那么就只是給大家參考，在正式的項目中，還需要考慮一些其他的問題。

5. 驅動架構

驅動的架構可以參考STM32Cube_FW_H7中對QSPI Flash驅動架構，也可以自己做架構，盡量簡單明了，易用且穩定。對具體型號Flash的驅動可以放在一個文件下建立一個.c和.h. 如我們以華邦的W25Q系列為例，

還可以建立一個文本文檔，用來記錄驅動的一些變更，發布筆記等。

BSP層可以在BSP文件夾下建立QSPI的驅動，名字可以參考ST庫，也可以按照自己的命名規則來定，或者企業的軟件文件命名規則來定。

建立好這些文件后，接下來可以動手開發了。開發的時候可以先畫一些圖，除過正常的初始化，去初始化，外，考慮都包含那些功能，那些模式，那些命令，那些安全管理。那些中斷，是否可以用DMA操作等。還要考慮數據結構類型，配置信息，錯誤碼等。這些一定要結合數據手冊來考慮和分析。

5.1 初始化和去初始化

這部分相對比較簡單，可以參考例程，市面上的開發板，編碼風格和良莠不齊，大家盡量參考官方的資料和文檔，要考慮檢查返回值，初始化有沒有成功。跟硬件相關的管腳，時鐘等大家根據自己的應用去定，H743我一般跑400M. 官方的大部分例程也都是跑在400M.

5.2 驅動模式

從手冊可以知道分為間接模式，狀態輪詢模式，內存映射模式，那么我們的驅動就要能夠分別支持這三種模式。在stm32h743i_eval_qspi.h里面定義這些模式和其他數據類型。這些可以參考官方的定義

在w25q256.h中定義跟flash相關的數據類型，結構體，宏定義等。如QSPI的操作模式，這里要明白1-1-1，1-1-2，1-1-4，1-4-4等的含義，因為QSPI包含這四種，指令單線，地址單線/4線，數據單線/兩線/四線，這些在flash的數據手冊指令表里都會標出，支持那種操作，而我們在驅動中要綜合考慮這四種。

命令表的定義，這個要注意不同型號的FLASH，會稍有區別，即使同一家的不同型號的可能也有區別，如華邦256M和1G的指令就有一些個別的不同。恰好這兩款我都用過，在這里給大家提一下。由于指令比較多，這里就不一一列舉了，只截取其中一部分，具體指令表的定義可以參考flash手冊，

但是建議大家在做驅動的時候對所有指令做支持，這樣在用的時候就很方便，而不是用的時候發現少，在去填補?？梢苑謩e做成子函數，例如讀取ID，可以做一些校驗

很多指令的內容官網的驅動里都沒有，需要我們自己去做。

5.3 狀態寄存器讀寫

W25Q系列一般有三個狀態寄存器，用來表示一些狀態，如狀態寄存器1就可以通過讀取來判斷flash的狀態，有沒有忙，寫使能有沒有打開，以及保護位保護了那些地址，這些都要自己去實現，市面上包括官方的例程驅動里都沒有，假如你不判斷的話，如果要寫的地址被保護，是寫不進去的，還有可能出現異常，這些都可以通過讀取狀態寄存器1和2來判斷和處理。以及結合WP腳。

這些功能在正式的產品中我們一定要考慮，否則你的驅動就不穩定，不安全，因為工業現場各種干擾，以及其他異常情況?？赡苣阍趯嶒炇遗艿暮煤玫拇a，到現場就不行了

5.4 讀寫擦驅動

擦除操作比較耗時，所以如果你是用查詢模式的話，要不斷去查詢狀態，而不能死等，從手冊可以看除時間量級，擦除正片最大需要1000s，還是比較耗時，即使最小的擦除單元4k擦除，最壞情況也需要400ms。用中斷或者DMA方式操作的話不涉及，但DMA的話中斷需要好幾個，有命令，完成，狀態匹配，收發完成等。要熟悉這些大概時間量級。方便參考?；诓煌Ｊ降尿寗游覀冊诠娞柪锒冀o大家介紹過。

讀寫驅動，可以參考官網的例程，但是要加一些改動，如考慮讀寫失敗怎么辦，超時退出，如果連續兩次還是失敗，怎么考慮，我們一般會考慮嘗試三次，如果第一次失敗就嘗試第二次讀取，第二次失敗，嘗試第三次，這樣可以大大加強安全性，可能99.99%的情況下一次就成功，但不排除失敗的可能性。此外還要考慮參數的保護。

5.4.1 擦除

可以按照擦除單位來綜合寫一個函數

這里要注意就是W25Q256 和W25Q01J 的一些區別。如有的指令前者支持指令地址四線，而后者不支持。

5.4.2 讀操作

讀操作要考慮是single還是dual模式，分別出兩個子函數，讀的指令不同，時序也不同

建議大家一個指令做一個子函數。如0x6C和0xEC的時序和操作模式就不同，如0X6c

代碼實現

從時序圖可以看到指令單線，地址單線，數據4線即 1-1-4模式。0xEC留給大家去聯系實現。

5.4.3 寫操作

寫操縱也有幾條不同的命令

不同的時序和方式，可以寫成不同的子函數，我們以34h為例子

通過時序圖可以看到是指令單線，地址單線，數據四線，這樣就可以實現寫操作了。

5.5 異常

通常我們還需要去管理和處理一些異常情況，例如下面的定義，你也可以按照自己的方式，總之要對異常和錯誤做一些管理。

官方的例子基本上每個都有返回值，大家可以去參考，這樣使你的驅動更安全可靠。

5.6 其他

其他一些應考慮的問題，大家可以根據自己的需求和應用在添加，這里就不在贅述。

6. 測試驗證

開發完后，就可以寫一個簡答的測試程序，對自己的驅動進行測試，因為我是在freeRTOS系統下用的，所以建立一個QSPI的測試任務，去實現擦，寫，讀，比較的功能和驗證。截取幾張測試圖

7. 參考文檔

原文標題：如何寫好QSPI驅動

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責任編輯：haq