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擦写Flash时一定不能开启系统全局中断吗?

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louliana|  楼主 | 2025-2-24 10:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在具体分析客户问题之前,我们先来聊聊嵌入式应用里应对 NOR Flash 的擦写为何大部分情况下都是要关闭全局中断(这里假设执行代码空间与擦写操作空间在同一个 Flash 上,当然是在不同区域),这其实跟如下两个特性有关:
RWW 特性的意思是在 Flash 执行擦写命令进入 Busy 状态期间(Flash 内部状态寄存器 WIP 位变状态 1)还能否继续响应非操作区域的读访问。如果 SR[WIP] = 1 时还能够支持读访问,则该 Flash 支持 RWW,反之则不支持 RWW。
绝大部分 Flash 都是不支持 RWW 特性的,这就是为什么 Flash 擦写操作代码本身是需要重定向到 RAM 里去执行(尤其是回读 SR[WIP] 状态的代码)。对于支持 RWW 特性的 Flash,一般是以 Block 为单位,Flash 擦写操作代码放在 BlockX 里执行,则可以操作 BlockX 以外的其它 Block 区域,且不需要做代码重定向。
1.2 SCLK Stop特性
绝大部分 Flash 是不支持 SCLK Stop 特性的,因此在 MCU 端如果传输 Page 数据,需要一次性连续传输完成,一旦中途被打断,则两次不连续的 Page 数据传输可能无法得到想要的 Page 写入结果。这也是为何 Flash 写入期间我们需要关闭中断。
关于 i.MXRT 上的 FlexSPI 外设基本情况,痞子衡有两篇旧文 《FlexSPI支持在Flash XIP原理》、《FlexSPI支持AHB方式写入Flash》,大家先读一下有个初步了解。这里痞子衡想重点说一下 FlexSPI 关于 IPG 方式写操作的设计,下图为 FlexSPI 外设的模块框图,痞子衡用绿色线标出了 IPG 方式写入的通路,这里大家可以看出其中 IP_TX_FIFO 模块起了重要的数据缓冲作用,驱动里往 FLEXSPI->TFDRx 寄存器写入的 Page 数据会先被装载进 IP_TX_FIFO 里,然后再传输出去。
不同 i.MXRT 型号上 IP_TX_FIFO 大小不一样,目前有三种大小:128/256/1024 Bytes。对于 QuadSPI/OctalSPI NOR Flash 来说,Page 大小一般是 256 Bytes;对于 HyperBus Flash,Page 大小一般是 512 Bytes。所以在 i.MXRT10xx 上 IP_TX_FIFO 是不足以缓冲整个 Page 的,i.MXRT117x 上可以缓冲 QuadSPI/OctalSPI NOR 类型的 Page,i.MXRT118x/5xx/6xx 上则可以缓冲全部 NOR Flash 类型的 Page。对于 Page 数据不能全部缓冲的情况,则需要一边传输一边缓冲。
在具体装载数据进 IP_TX_FIFO 时,主要涉及如下三个 FLEXSPI 寄存器,IP_TX_FIFO 一次只能被填入 watermark level 大小的数据,想要把全部 Page 数据填进 IP_TX_FIFO,需要分多次装载。只要 FLEXSPI->INTR[IPTXWE] 标志为 0, 即代表 IP_TX_FIFO 剩余空间大于等于 watermark level,那么就可以继续装载。
前面铺垫了这么多,终于来到客户遇到的 FlexSPI 驱动对于中断不支持的问题了。因为客户使用了两片 Flash,所以不存在 RWW 限制问题,那剩下的原因就跟 SCLK Stop 特性有关,即 IP_TX_FIFO 并没有缓冲全部的 Page,导致 Page 传输过程被中断打断了,然后 IP_TX_FIFO 因为缓冲数据全部发完而使 FlexSPI 模块进入了 SCLK Stop 状态。
四、如何改进FlexSPI driver支持中断?
当然下面代码只是一个 workaround 式的实现示例,不是一个完整的解决方案,毕竟 FlexSPI 驱动要适配全部 i.MXRT 型号以及全部类型的 NOR Flash,此外还适用 NAND 型 Flash(Page 一般是 2KB),这时候需要根据情况拆分调用多次 FLEXSPI_WriteBlocking() 函数(不管怎样要保证启动写传输时序前,把 IP_TX_FIFO 先装满)。

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