AN0042—AT32扩展FLASH SPIM应用指南
本帖最后由 ArterySW 于 2022-5-10 19:42 编辑AT32扩展FLASH SPIM应用指南
前言
这篇应用笔记描述了怎么使用AT32 MCU的SPIM作为外部存储器的扩展功能。
支持型号
AT32F403xx
AT32F413xx
AT32F403Axx
AT32F407xx
目录
概述 ................................................................ 5
SPIM 配置 ........................................................ 6
初始化及解锁操作 ............................................. 6
读操作 ............................................................. 6
写操作 ............................................................. 6
擦除操作 .......................................................... 6
加密操作 .......................................................... 7
硬件电路 .......................................................... 8
IO 复用 ............................................................ 9
demo 示例 ...................................................... 10
用户程序访问SPIM 存储区 ............................... 10
下载用户程序到SPIM 或者用户程序在SPIM 执行10
版本历史 ......................................................... 13
概述
SPIM (External SPI FLASH memory interface)最大地址段为0x08400000 - 0x093FFFFF(16MB)，是
AT32 MCU独有的一种Flash访问方式。用户可以使用自己的Flash作为AT32 MCU的外挂Flash。该
方式有别于片上Bank1/Bank2，用户可根据具体需求选择是否开启。开启SPIM后可以作为Flash扩展
实现如下功能：
1.在SPIM地址存放用户执行程序，类似于Bank1/Bank2一样执行程序。
2.用户程序直接访问SPIM地址，作为存储字体库，图片等存储器使用。
SPIM 配置
SPIM仅允许按字操作(32bit)，在执行读、写、擦除SPIM前，必须首先执行初始化及解锁操作。
SPIM在AT32不同系列产品及不同封装上，可能使用的pin有所不同，具体请参考对应型号产品的RM
和DS，下面以AT32F403系列为例，描述操作步骤
初始化及解锁操作
初始化及解锁的步骤，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用
1) 使能GPIOA、GPIOB和AFIO RCC时钟。
2) 配置对应pin PA8、PA11、PA12、PB1、PB6、PB7为推挽复用输出模式。
3) AFIO_MAP2寄存器中使能SPIM接口。
4) 设置FLASH_SELECT寄存器选择配置SPIM Flash的类型。
5) 使用KEY解锁SPIM：写FLASH_FCKEY3寄存器2次，按顺序分别为0x45670123和
0xCDEF89AB。
6) 检查SPIM是否解锁成功，读取FLASH_CTRL3寄存器的LOCK位，如果被清除为0，则可以开始
操作SPIM。
读操作
直接按字(32bit)访问需要读取数据的地址段：0x08400000 – 0x093FFFFF
写操作
写操作步骤，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用
1) 打开编程操作，FLASH_CTRL3寄存器PRGM位置1
2) 直接按字(32bit)在需要编程的地址写入数据
3) 检查是否写入完成读取FLASH_STS3寄存器的BSY位是否清除，如果清除表示写入完成
4) 关闭编程操作，FLASH_CTRL3寄存器PRGM位置0
5) 检查是否写入成功，读取FLASH_STS3寄存器的WRPRTFLR和PRGMFLR位，如果都为0则表
示写入成功
擦除操作SPIM擦除分为Mass Erase和Page Erase，每个Page固定为4KB，在AT32的BSP中已经封装成库函数，用户可以直接调用Mass Erase1) 使能擦除，FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置12) 开始擦除，FLASH_CTRL3寄存器RSTR位置13) 关闭擦除，FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置0Page Erase1) 使能擦除，FLASH_CTRL3寄存器PGERS位置12) 选择擦除页地址，FLASH_ADDR3寄存器写入需要擦除页的地址3) 开始擦除，FLASH_CTRL3寄存器RSTR位置14) 关闭擦除，FLASH_CTRL3寄存器PGERS位置0
加密操作因为SPIM电路裸露在MCU芯片外部，为防止存储在SPIM Flash里边的数据被外界直接读取，SPIM提供了加密功能，将原始数据通过特有算法进行加密操作后再写入Flash，AT32 MCU读取SPIM数据时会先进行解密得到原始数据，然后才使用，保证数据安全。加密算法所用的SPIM scrambled KEY为选择字节地址0x1FFFF820-0x1FFFF82F范围内数据。
[*]当SPIM scrambled KEY值全为0xFFFFFFFF时，加密功能关闭。
[*]当SPIM scrambled KEY值不全为0xFFFFFFFF时，加密功能开启。AT32 MCU根据FLASH_DA
寄存器值作为加密范围分界，小于0x08400000+FLASH_DA地址段的数据为密文，其余范围数据仍然采用明文存储。注意：数据写入时的加密状态必须和读取时的加密状态保持一致，否则可能导致读取的数据是乱码而无法正确使用或者运行。即写入时如果配置了SPIM scrambled KEY及FLASH_DA，那么在读取时也必须配置相同的SPIM scrambled KEY及FLASH_DA。
图1. SPIM scrambled KEY 存放地址
图2. SPIM 地址范围
硬件电路
因为SPIM连接在外部电路，受环境影响较大，为保证电路稳定，需尽量减少PCB布线长度。
注意：SPIM运行频率为MCU的AHB时钟频率的1/2，所以当开启SPIM时，MCU对应的运行AHB频
率有最大限制值，不同型号MCU在SPIM开启时运行的最大频率值请用户参考DS的通用工作条件章
节描述。
图3. 参考电路
IO 复用要使用SPIM，需要注意跟其他外设IP的IO复用问题。当SPIM使用的IO还有对应的其他外设使能的话，有些IO即使其他外设应用中没有用到，但也可能会占用。例如：XMC和SPIM同时使用时，在F403上PB7用作SPIM的数据pin，但是如果配置使能了XMC，即使XMC_NADV功能没有使用，则PB7也会被XMC_NADV默认开启占用，导致SPIM工作异常。此时需手动配置AFIO_MAP2寄存器关闭XMC_NADV功能，调用库函数即可，如下GPIO_PinsRemapConfig(GPIO_Remap_XMC_NADV,ENABLE)图4. XMC 和SPIM 共用引脚图5. 单独关闭XMC_NADV 功能demo 示例
AT32的BSP中，有两个例程operate_SPIM和run_in_SPIM演示了如何使用SPIM。详细描述见附件及AT32的BSP源代码
强，SPIM既可以作为内部flash的扩展用作程序运行，又可以作为QSPI常规flash扩展，丰富了用户的使用场景。 谢谢分享【扩展FLASH】应用指南 如果用外部SPIM Flash挂载程序的话运行速度能有多少 无法实现零等待吧 小涛DZGZS 发表于 2020-7-13 15:36
如果用外部SPIM Flash挂载程序的话运行速度能有多少 无法实现零等待吧
各个型号速度稍有差异，主要是看外部电路布线和使用环境，速度是系统时钟的1/2，此时系统时钟一般运行在100多MHz.效能跟非零等待区一致 非常好奇如果在SPIM接口上挂QPI/SPI接口的PSRAM的话,能不能实现RAM的MemoryMapping扩展.
类似的器件有:
1. Vilsion 的VTI7064MSME https://item.szlcsc.com/151292.html
2. 台湾来扬LY68L6400SLIT https://item.szlcsc.com/253393.html
只要1刀不到,就能拥有8M字节的RAM, 前景非常诱人, 我们实验下来, 直接通过SPI接口是能实现很高速的读写的, 但没有测试过挂在SPIM接口上, 因此也没机会实验一下到底能不能实现MemoryMapping. 这个资料确实不错，感谢楼主的分享，谢谢。 AT32这个SPIM确实很有特色，如果能兼容PSRAM就更好了。 请问AT32的BSP源代码在哪里下载？ rzj21 发表于 2021-4-19 10:21
请问AT32的BSP源代码在哪里下载？
同问
请问AT32的BSP源代码在哪里下载？
雅特力官网即可下载。 SPIM FLASH 烧录程序例程只有25Q128，项目只要25Q16，怎么搞？ 25Q16应该也是可以的，RM有写
这个要做变更吗
酷！写得蛮清晰的，希望楼主后期可以出更多指南 这个SPIM模块对比at32f435的qspi的xip模式，速度上比如何呢？看了demo的视频，发现lvgl运行起来还可以，但是我使用435，qspi运行lvgl，速度非常非常慢，qspi的xip模式比这个spim慢吗？ IAR软件怎么配置呢
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