[痞子衡]FlexSPI外设是如何实现多个AHB Master和谐访问Flash的？

NXP管管

FlexSPI外设是如何实现多个AHB Master和谐访问Flash的？

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i.MXRT全系列下FlexSPI外设AHB Master ID定义与AHB RX Buffer指定的异同。


因为 i.MXRT 全系列型号都不含内部 Flash（部分 SIP 版本除外），因此用于连接外部 NOR Flash 的 FlexSPI 外设格外受宠。为了提高代码在 Flash 的原地执行效率，恩智浦设计团队为 FlexSPI 赋予了 Prefetch 特性用来加速访问效率（用 AHB RX Buffer 缓存数据）。


痞子衡之前写过一篇关于 Prefetch 效果的实测文章 《FlexSPI外设下AHB读访问情形（有预取）》，那篇文章里只涉及了最简单的应用场景，即单个 AHB RX Buffer 占据全部 RX Buffer 空间且仅服务单个 AHB Master - CPU，而实际项目中可能有多个 AHB Master 会对 Flash 进行 AHB 读访问，这就引申出了今天的主题：


一、AHB Master与AHB RX Buffer
i.MXRT 系列上 AHB master 包含 Core、DMA、加密模块等多达 16 个，这些 Master 都有能力对 Flash 主动发起 AHB 读访问。为了更好地服务这些 Master，FlexSPI 上用于存放预取数据的 AHB RX Buffer 不止一个，一般有 4/8 个，用户可以按需自由分配这些 AHB RX Buffer 的大小（总大小是一定的，一般是 1/2KB），并且可以将某个 AHB RX Buffer 指定给具体的 Master 来独占使用。

Note: i.MXRT 系列上不支持将多个 AHB RX Buffer 分配给同一个 AHB master，这种需求实际上可以通过配置不同的 AHB RX Buffer 大小来实现。

下面是 i.MXRT 全系列型号上 AHB RX Buffer 情况总结：

多个 AHB RX Buffer 带来的好处是显而易见的，相比于单个 AHB RX Buffer，其能有效避免因不同 AHB master 频繁交替访问 Flash 导致 AHB RX Buffer 被不断清除与重新缓存的低效情况发生。


二、AHB Master ID定义
2.1 i.MXRT10xx
在 i.MXRT10xx 上，AHB master 们被分成了如下表中的四类（正好可分配到 4 个 AHB RX Buffer 上），除了 Core、eDMA、DCP 外，其余 Master 被直接打包在一起了（无法拆分）。Master ID 值用 4bit 来表示。

2.2 i.MXRT5xx/6xx
在 i.MXRT5xx 上，Master ID 值也是用 4bit 来表示，但是 AHB master 们被进一步细分成了八类（可与 8 个 AHB RX Buffer 一一对应），如下表所示，其实主要最后一类 AXI:AHB Bridge 是打包的。此外这个型号上 FlexSPI0/1 不是完全对等的，所以其各自 Master ID 定义值也不太一样。

在 i.MXRT6xx 上，Master ID 定义在 Rev1.4版本用户手册上并没有找到。


2.3 i.MXRT11xx
在 i.MXRT11xx 上，Master ID 值是用 16bit 来表示的，并且 AHB master 们都有自己专属的 ID 定义，没有任何原生打包现象，如下表所示。这个系列是全新架构，它在 ID 设计上新引入了 Remap 技术，这种 Remap 技术允许用户将多个 Master 打包在一起，从而指定到同一个 AHB RX Buffer 上。这样 17 个 Master 就可以指定到 8 个 AHB RX Buffer 上了。

三、AHB RX Buffer指定

要想正常使用 AHB RX Buffer，必须保证 FlexSPI 外设的 Prefetch 功能是开启的，即仅当如下寄存器中的 PREFETCHEN 位被使能才行。每个 AHB RX Buffer 都有独立的配置寄存器（AHBRXBUFxCR0）。

1. FlexSPI->AHBCR[PREFETCHEN]，总 Prefetch 开关
   
2. FlexSPI->AHBRXBUFxCR0[PREFETCHEN]，单个 AHB RX Buffer 开关

复制代码

3.1 i.MXRT5xx/6xx/10xx
i.MXRT5xx/6xx/10xx 中 Master ID 是用 4 bit 来表示的，它们的 AHB RX Buffer 指定在 FlexSPI->AHBRXBUFxCR0[MSTRID] 中。

3.2 i.MXRT11xx
i.MXRT11xx 中 Master ID 是用 16 bit 来表示的，因此 FlexSPI->AHBRXBUFxCR0[MSTRID] 位其实是无效的（即 Reserved 状态），它们的 AHB RX Buffer 指定应在如下 FlexSPI->HMSTRxCR 寄存器中，不过首先得要使能 Master ID Remap 功能（HMSTRIDREMAP = 1，这个 bit 建议不要设为 0）。

1. FlexSPI->AHBCR[HMSTRIDREMAP]，总 Master ID Remap 开关

复制代码

至此，i.MXRT全系列下FlexSPI外设AHB Master ID定义与AHB RX Buffer指定的异同痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

阅读全文