在i.MXRT启动头FDCB里调整Flash工作频率也需同步设Dummy Cycle (...

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在i.MXRT启动头FDCB里调整Flash工作频率也需同步设Dummy Cycle (以IS25WP128为例)

大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是Flash工作频率与Dummy Cycle的联系。
　　上一篇文章 《从头开始认识i.MXRT启动头FDCB里的lookupTable》，痞子衡带大家从头梳理了下i.MXRT下启动头FDCB里lookupTable的设计与实现细节，在这个过程中也简单跟大家介绍了串行NOR Flash的工作模式（主要是Fast Read Quad I/O），今天痞子衡在FDCB设置范畴下跟大家再进一步地探讨Flash工作频率与Dummy Cycle设置问题。

一、引入Flash工作频率与Dummy Cycle对应关系问题
　　今天我们以i.MXRT1170-EVK上的板载Flash为例，其具体型号为IS25WP128-JBLE，在Flash数据手册特性介绍里可以看到这颗Flash最高可以运行在133MHz频率下（SDR模式），并且其Dummy Cycle也是可选的，那么Dummy Cycle是不是可以任意配呢？答案既是也不是，痞子衡先卖个关子。

　　让我们再来回顾下这颗Flash的Fast Read Quad I/O时序图，从时序图里可以看到Dummy Cycle默认是6（包括Mode Bits时序一共6个SCK时钟周期），那么默认的6个Dummy Cycle是不是适用全部的Flash工作频率呢？咱们继续看Flash数据手册。

　　在数据手册里找到了下面这张表，Read Dummy Cycle与最大工作频率的联系，从表里可以看到当Flash工作在Fast Read Quad I/O模式时，默认的6个Dummy Cycle适用的最大工作频率是104MHz，即104MHz工作频率及以下均可以使用默认的6个Dummy Cycle。如果工作频率高于104MHz，Dummy Cycle应相应调大，比如133MHz工作频率需对应至少9个Dummy Cycle。

二、如何在FDCB里设置FlexSPI的Dummy Cycle？
　　根据上面的分析，如果我们希望i.MXRT1170-EVK上这颗IS25WP128-JBLE启动后工作在133MHz，那么我们需要在FDCB里至少配置9个Dummy Cycle。因此下述FDCB启动头里 FLASH_DUMMY_CYCLES 宏应设为9， qspiflash_config.memConfig.serialClkFreq 应改为 kFlexSpiSerialClk_133MHz，这样的设置对于i.MXRT端是足够的，因为更改后FlexSPI外设确实可以输出133MHz的SCK，并且按9个Dummy Cycle的时序去读Flash。

　　但是把这样的FDCB启动头直接下载进Flash后发现i.MXRT无法从Flash正常启动，因为Flash端的Dummy Cycle还是默认的6个SCK周期，上面的FDCB仅仅是调整了FlexSPI输出，并不会同步调整Flash端，此时主从两端Dummy Cycle数不匹配，时序错乱了，传输数据发生了错位，应用程序当然无法启动。

　　所以Flash这边需要其他的方式设置好Dummy Cycle后，上述方式更改的FDCB启动头才能正常使用。

　　有一个现象需要特别说明一下，如果我们直接修改 qspiflash_config.memConfig.serialClkFreq 到 kFlexSpiSerialClk_133MHz， 但是 FLASH_DUMMY_CYCLES 依旧保持默认的6，这样的FDCB头下载进Flash也可以正常工作的，虽然有点违反Flash数据手册里的Dummy Cycle规范，但实测下来似乎是没问题的，那是不是意味着我们根本不需要动默认的Dummy Cycle？其实不是的，当我们使能Flash的 continuous read mode 的时候，Dummy Cycle不规范就会出问题，关于这点痞子衡会单独写一篇文章细聊。

三、如何更改Flash里的Dummy Cycle？
　　那么Flash里的Dummy Cycle到底怎么改呢？这需要我们继续看Flash数据手册，IS25WP128-JBLE内部有个8bit的Read Register，其bit6-bit3是Dummy Cycles设置，可设范围是1-15，并且在寄存器类型里可以看到其有易失性和非易失性两种属性，也就是说我们既可以临时地改Dummy Cycle（掉电即恢复默认6），也可以永久地改Dummy Cycle（掉电仍保持上一次设置）。

　　在IS25WP128-JBLE的指令集表里，可以看到有专门写Read Register的指令，SRPNV指令是非易失性方式地写Read Register，SRPV指令是易失性方式去写Read Register。

　　分析到这里，问题就变成到底是使用一个额外的小工程（比如借助SDK里的flexspi example稍微更改下代码）以SRPNV指令去永久性更改下Flash里的Dummy Cycle再用作i.MXRT启动，还是i.MXRT每次启动时直接借助FDCB启动头里的设置用SRPV指令临时地更改Flash的Dummy Cycle？从灵活性角度，痞子衡推荐第二种方式，那么在FDCB里应该怎么做？痞子衡直接给答案：

1. // 设置Dummy Cycle数
   
2. #define FLASH_DUMMY_CYCLES      9
   
3. // 写Read Register时序在LUT中的index（可自定义位置，但不要占BootROM预设的几个时序位置）
   
4. #define CMD_LUT_SEQ_IDX_SET_READ_PARAM 7
   
5. // BootROM中预设的LUT命令时序的index
   
6. #define CMD_LUT_SEQ_IDX_READ           0
   
7. #define CMD_LUT_SEQ_IDX_READSTATUS     1
   
8. #define CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITEENABLE    3
   
9. 
   
10. const flexspi_nor_config_t qspiflash_config = {
    
11.     .memConfig =
    
12.         {
    
13.             .tag              = FLEXSPI_CFG_BLK_TAG,
    
14.             .version          = FLEXSPI_CFG_BLK_VERSION,
    
15.             .readSampleClkSrc = kFlexSPIReadSampleClk_LoopbackFromDqsPad,
    
16.             .csHoldTime       = 3u,
    
17.             .csSetupTime      = 3u,
    
18.             // Enable Safe configuration
    
19.             .controllerMiscOption = 0x10,
    
20.             .deviceType           = kFlexSpiDeviceType_SerialNOR,
    
21.             .sflashPadType        = kSerialFlash_4Pads,
    
22.             .serialClkFreq        = kFlexSpiSerialClk_133MHz,
    
23.             .sflashA1Size         = 16u * 1024u * 1024u,
    
24.             // 使能Flash寄存器配置操作
    
25.             .configCmdEnable = 1u,
    
26.             .configModeType[0] = kDeviceConfigCmdType_Generic,
    
27.             // 指示Flash寄存器配置时序在LUT中index
    
28.             .configCmdSeqs[0] =
    
29.                 {
    
30.                     .seqNum = 1,
    
31.                     .seqId = CMD_LUT_SEQ_IDX_SET_READ_PARAM,
    
32.                     .reserved = 0,
    
33.                 },
    
34.             // 设定Flash寄存器配置值（这里就是写入Read Register的值）
    
35.             .configCmdArgs[0] = FLASH_DUMMY_CYCLES << 3,
    
36.             .lookupTable =
    
37.                 {
    
38.                     // Fast Read Quad I/O
    
39.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ]               = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR,   FLEXSPI_1PAD, 0xEB, RADDR_SDR, FLEXSPI_4PAD, 0x18),
    
40.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 1]           = FLEXSPI_LUT_SEQ(MODE8_SDR, FLEXSPI_4PAD, 0x00, DUMMY_SDR, FLEXSPI_4PAD, FLASH_DUMMY_CYCLES-2),
    
41.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READ + 2]           = FLEXSPI_LUT_SEQ(READ_SDR,  FLEXSPI_4PAD, 0x04, STOP,      FLEXSPI_1PAD, 0x00),
    
42.                   
    
43.                     // READ STATUS REGISTER
    
44.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READSTATUS]         = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR,   FLEXSPI_1PAD, 0x05, READ_SDR,  FLEXSPI_1PAD, 0x01),
    
45.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_READSTATUS + 1]     = FLEXSPI_LUT_SEQ(STOP,      FLEXSPI_1PAD, 0x00, 0, 0, 0),
    
46.                   
    
47.                     // WRTIE ENABLE
    
48.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_WRITEENABLE]        = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR,   FLEXSPI_1PAD, 0x06, STOP,      FLEXSPI_1PAD, 0x00),
    
49. 
    
50.                     // Flash寄存器配置时序（这个时序需要上面READ STATUS, WRITE ENABLE的配合）
    
51.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_SET_READ_PARAM]     = FLEXSPI_LUT_SEQ(CMD_SDR,   FLEXSPI_1PAD, 0x63, WRITE_SDR, FLEXSPI_1PAD, 0x01),
    
52.                     [4*CMD_LUT_SEQ_IDX_SET_READ_PARAM + 1] = FLEXSPI_LUT_SEQ(STOP,      FLEXSPI_1PAD, 0x00, 0, 0, 0),
    
53.                 },
    
54.         },
    
55.     .pageSize           = 256u,
    
56.     .sectorSize         = 4u * 1024u,
    
57.     .blockSize          = 256u * 1024u,
    
58.     .isUniformBlockSize = false,
    
59. };

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四、BootROM对FDCB里Flash寄存器配置的处理

　　说到BootROM对FDCB的处理，大家有必要先回顾下痞子衡写过的一篇旧文 《深入i.MXRT1050系列ROM中串行NOR Flash启动初始化流程》，文章虽然是针对i.MXRT1050写的，但基本流程也差不多适用i.MXRT1170，在文中的 2.6 小节第二次初始化里，我们在上面FDCB里的关于Flash寄存器的额外配置操作才会被处理，代码大致如下：

1. status_t flexspi_init(uint32_t instance, flexspi_mem_config_t *config)
   
2. {
   
3.     status_t status = kStatus_InvalidArgument;
   
4. 
   
5.     // 决定是否用30MHz SDR的安全时钟来做FlexSPI初始化
   
6.     bool needSafeFreq = (config->deviceModeCfgEnable || config->configCmdEnable) &&
   
7.                           ((config->controllerMiscOption & (1 << kFlexSpiMiscOffset_SafeConfigFreqEnable)));
   
8.     flexspi_clock_gate_disable(instance);
   
9.     flexspi_iomux_config(instance, config);
   
10.     if (needSafeFreq)
    
11.     {
    
12.         flexspi_clock_config(instance, kFlexSpiSerialClk_SafeFreq, kFlexSpiClk_SDR);
    
13.     }
    
14. 
    
15.     flexspi_clock_gate_enable(instance);
    
16.     // 省略代码片段，FlexSPI模块本身的完整初始化
    
17.     // ...
    
18.     flexspi_swreset(base);
    
19.    
    
20.     // 实现Flash配置寄存器写入操作
    
21.     if (config->configCmdEnable)
    
22.     {
    
23.         // Port A1/A2/B1/B2如使能则全写一遍
    
24.         uint32_t baseAddr = 0;
    
25.         uint32_t *flashSizeStart = &config->sflashA1Size;
    
26.         for (uint32_t index = 0; index < 4; index++)
    
27.         {
    
28.             uint32_t currentFlashSize = *flashSizeStart++;
    
29.             if (currentFlashSize > 0)
    
30.             {
    
31.                 flexspi_device_cmd_config(instance, config, baseAddr);
    
32.                 baseAddr += currentFlashSize;
    
33.             }
    
34.         }
    
35.     }
    
36. 
    
37.     if (needSafeFreq)
    
38.     {
    
39.         // 重新配回指定的FlexSPI时钟
    
40.         flexspi_clock_config(instance, config->serialClkFreq, flexspi_is_ddr_mode_enable(config));
    
41.     }
    
42. 
    
43.     return status;
    
44. }
    
45. 
    
46. void flexspi_device_cmd_config(uint32_t instance, flexspi_mem_config_t *config, uint32_t baseAddr)
    
47. {
    
48.     FLEXSPI_Type *base = flexspi_get_module_base(instance);
    
49.     flexspi_xfer_t flashXfer;
    
50.     flashXfer.operation = kFlexSpiOperation_Config;
    
51.     flashXfer.baseAddress = baseAddr;
    
52.     flashXfer.isParallelModeEnable = false;
    
53.     flashXfer.txSize = 4;
    
54. 
    
55.     for (uint32_t index = 0; index < 3; index++)
    
56.     {
    
57.         if (config->configCmdSeqs[index].seqId > 0)
    
58.         {
    
59.             // If device is working under DPI/QPI/OPI mode, ignore SPI2XPI command
    
60.             uint32_t read_cmd_pads = (base->LUT[0] >> 8) & 0x03;
    
61.             if ((read_cmd_pads > FLEXSPI_1PAD) && (config->configModeType[index] == kDeviceConfigCmdType_Spi2Xpi))
    
62.             {
    
63.                 continue;
    
64.             }
    
65. 
    
66.             flashXfer.seqId = config->configCmdSeqs[index].seqId;
    
67.             flashXfer.seqNum = config->configCmdSeqs[index].seqNum;
    
68.             flashXfer.txBuffer = &config->configCmdArgs[index];
    
69. 
    
70.             // 这里需要调用WRITE ENABLE指令
    
71.             flexspi_device_write_enable(instance, config, false, baseAddr);
    
72. 
    
73.             flexspi_update_lut(instance, 1, &config->lookupTable[4 * flashXfer.seqId], flashXfer.seqNum);
    
74.             flashXfer.seqId = 1;
    
75.             flexspi_command_xfer(instance, &flashXfer);
    
76. 
    
77.             if ((!config->waitTimeCfgCommands) &&
    
78.                 (config->configModeType[index] != (uint8_t)kDeviceConfigCmdType_Spi2Xpi) &&
    
79.                 (config->configModeType[index] != (uint8_t)kDeviceConfigCmdType_Xpi2Spi))
    
80.             {
    
81.                 // 这里需要调用READ STATUS指令
    
82.                 flexspi_device_wait_busy(instance, config, false, baseAddr);
    
83.             }
    
84.             else
    
85.             {
    
86.                 flexspi_sw_delay_us(config->waitTimeCfgCommands * 100UL);
    
87.             }
    
88.         }
    
89.     }
    
90. }

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至此，Flash工作频率与Dummy Cycle的联系痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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eefocus_3886418

给掌声。。。。。。

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<深入i.MXRT1050系列ROM中串行NOR Flash启动初始化流程>在哪里，咋没找到嘛