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STM32H750_QSPI_W25QXX_XIP_stm32h750 xip
作者：2023面试高手 | 2024-02-21 15:45:32
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stm32h750 xip
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STM32H750_QSPI_W25QXX_XIP_仿真
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最近在调试STM32H750片子，担心片内flash不够用，在QSPI bank2外挂了 W25Q40CL做XIP，当然也可以copy到片上ram运行。总结途中遇到些问题，避免新手少走弯路。
本例程基于原子哥的“STM32H750_W25Q256”例程修改而来，首先在这里非常感谢原子哥的分享！
这里主要实现的工作有：
1）新建appsystem工程，运行地址在0x90000000
2）通过keil把appsystem在线烧录进W25Q40CL，需要制作烧录算法工具
3）新建bootloader工程，并用bootloader启动appsystem，在片外W25Q40CL运行（XIP，不可仿真）
4）用bootLoader从片外W25Q40CL复制appsystem到片内ram，并启动在ram运行（可仿真）
其中第四点作为补充。
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心路历程
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（一、）新建appsystem工程（appsystem）
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这就比较简单，直接上图：
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（二、）制作烧录算法工具（Keil_Flash_W25Q40）
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本人一向比较懒，喜欢拿来主义，之前没使用过类似flash，首先想到是在www上寻找相关例程，下载回来简单修改端口等参数即可使用，所以一搜索即找到了原子哥的例程，心情如雨后阳光明媚又灿烂！开始依葫芦画瓢：
1）修改端口CS/CLK/IO0~IO3
2）修改为bank2
3）修改QSPI时钟
4）修改存储容量大小
5）修改时钟空闲时候极性（可选）
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//初始化QSPI接口 //返回值:0,成功; // 1,失败; u8 QSPI_Init(void) { #if 1 // 这里用的是QSPI bank2 // CS: PC11 // CLK: PB2 // IO0: PE7 // IO1: PE8 // IO2: PE9 // IO3: PE10 u32 tempreg=0; RCC->AHB4ENR|=1<<0; //使能GPIOA时钟 RCC->AHB4ENR|=1<<1; //使能GPIOB时钟 RCC->AHB4ENR|=1<<2; //使能GPIOC时钟 RCC->AHB4ENR|=1<<3; //使能GPIOD时钟 RCC->AHB4ENR|=1<<4; //使能GPIOE时钟 RCC->AHB3ENR|=1<<14; //QSPI时钟使能 // led PA3 GPIO_Set(GPIOA,1<<3,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); GPIO_Pin_Set(GPIOA, 1 << 3, 1); // RS485_TX PC7 GPIO_Set(GPIOC,1<<7,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); GPIO_Pin_Set(GPIOC, 1 << 7, 1); GPIO_Pin_Set(GPIOC, 1 << 7, 1); // BANK2 //PB2 QUADSPI1_CLK GPIO_Set(GPIOB,1<<2,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); //PC11 QUADSPI1_BK2_NCS GPIO_Set(GPIOC,1<<11,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); // 这里一定要PP, OD即使上拉驱动能力不够 //PE7, PE8, PE9, PE10 QUADSPI1_BK2_IO0, IO1, IO2, IO3 GPIO_Set(GPIOE,0x0F << 7,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_NONE); // Table 8. Port A alternate functions GPIO_AF_Set(GPIOB,2,9); //PB2,AF9 GPIO_AF_Set(GPIOC,11,9); //PC11,AF9 GPIO_AF_Set(GPIOE,7,10); //PE7,AF10 GPIO_AF_Set(GPIOE,8,10); //PE8,AF10 GPIO_AF_Set(GPIOE,9,10); //PE9,AF10 GPIO_AF_Set(GPIOE,10,10); //PE10,AF10 RCC->AHB3RSTR|=1<<14; //复位QSPI RCC->AHB3RSTR&=~(1<<14); //停止复位QSPI if(QSPI_Wait_Flag(1<<5,0,0XFFFF)==0)//等待BUSY空闲 { //QSPI时钟默认来自rcc_hclk3(由RCC_D1CCIPR的QSPISEL[1:0]选择) tempreg=(3-1)<<24; //设置QSPI时钟为AHB时钟的1/2,即200M/2=100Mhz,10ns // 240/3:80MHz tempreg|=(4-1)<<8; //设置FIFO阈值为4个字节(最大为31,表示32个字节) tempreg|=1<<7; // 0:选择FLASH1, 1:选择FLASH2 tempreg|=0<<6; //禁止双闪存模式 tempreg|=1<<4; //采样移位半个周期(DDR模式下,必须设置为0) QUADSPI->CR=tempreg; //设置CR寄存器 tempreg=(19-1)<<16; //设置FLASH大小为2^25=32MB tempreg|=(5-1)<<8; //片选高电平时间为5个时钟(10*5=50ns),即手册里面的tSHSL参数 tempreg|=1<<0; //Mode3,空闲时CLK为高电平 QUADSPI->DCR=tempreg; //设置DCR寄存器 QUADSPI->CR|=1<<0; //使能QSPI }else return 1; return 0; #else u32 tempreg=0; RCC->AHB4ENR|=1<<1; //使能PORTB时钟 RCC->AHB4ENR|=1<<5; //使能PORTF时钟 RCC->AHB3ENR|=1<<14; //QSPI时钟使能 GPIO_Set(GPIOB,1<<2,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); //PB2复用功能输出 GPIO_Set(GPIOB,1<<6,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); //PB6复用功能输出 GPIO_Set(GPIOF,0XF<<6,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_HIGH,GPIO_PUPD_PU); //PF6~9复用功能输出 GPIO_AF_Set(GPIOB,2,9); //PB2,AF9 GPIO_AF_Set(GPIOB,6,10); //PB6,AF10 GPIO_AF_Set(GPIOF,6,9); //PF6,AF9 GPIO_AF_Set(GPIOF,7,9); //PF7,AF9 GPIO_AF_Set(GPIOF,8,10); //PF8,AF10 GPIO_AF_Set(GPIOF,9,10); //PF9,AF10 RCC->AHB3RSTR|=1<<14; //复位QSPI RCC->AHB3RSTR&=~(1<<14); //停止复位QSPI if(QSPI_Wait_Flag(1<<5,0,0XFFFF)==0)//等待BUSY空闲 { //QSPI时钟默认来自rcc_hclk3(由RCC_D1CCIPR的QSPISEL[1:0]选择) tempreg=(2-1)<<24; //设置QSPI时钟为AHB时钟的1/2,即200M/2=100Mhz,10ns tempreg|=(4-1)<<8; //设置FIFO阈值为4个字节(最大为31,表示32个字节) tempreg|=1<<7; // 0:选择FLASH1, 1:选择FLASH2 tempreg|=0<<6; //禁止双闪存模式 tempreg|=1<<4; //采样移位半个周期(DDR模式下,必须设置为0) QUADSPI->CR=tempreg; //设置CR寄存器 tempreg=(25-1)<<16; //设置FLASH大小为2^25=32MB tempreg|=(5-1)<<8; //片选高电平时间为5个时钟(10*5=50ns),即手册里面的tSHSL参数 tempreg|=1<<0; //Mode3,空闲时CLK为高电平 QUADSPI->DCR=tempreg; //设置DCR寄存器 QUADSPI->CR|=1<<0; //使能QSPI }else return 1; return 0; #endif }
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针对硬件修改好端口，打开宏W25Q40CL并编译得出文件 Keil_Flash_W25Q40/STM32H750_W25Q40.FLM，满怀希望的把文件STM32H750_W25Q40.FLM复制到C:\Keil_v5\ARM\Flash\目录下，打开appsystem工程选择下载选项：
把原来默认STM32H750xx算法删掉，换成STM32H750_W25Q40
忐忑的点击download开始下载appsystem到W25Q40CL！成败在此一举！ 事实证明，侥幸的心很难找到灵魂的归宿！
下载失败了！
首先，寻找硬件问题：
1）是不是端口配置错误？电源是否正常？（再次确认无误）
2）是不是端口物理连接不通？（配置成IO口输出脉冲，用示波器测量，全部畅通无阻）
3）是否驱动能力不足必须外加上拉？（上电默认是SPI模式，WP和HOLD应该需要外上拉稳定些，为了确保全部外加4.7K上拉）
再次尝试，依然Download failed！！！ 此时测量：
CS：有循环的拉低片选
CLK：有对应CS片选的时钟信号80MHz正确
IO0：有对应CS高低跳变（且认为是可用信号）
IO1：有对应CS高低跳变（且认为是可用信号）
IO2：一直保持高电平（且认为是不可用信号）对应pin WP，怀疑没配置为QSPI
IO3：一直保持高电平（且认为是不可用信号）对应pin HOLD，怀疑没配置为QSPI
接着，进而看W25QXX初始化工作：发现读取flash id一直不成功！以后所有操作都不成功，导致一直在检测忙状态。
其中，为了正确读取ID，折腾了不少功夫。原子哥例程是W25Q256（32MB），我用的是W25Q40CL（512KB），我很愿意相信两者命令兼容的！我都怀疑是我的flash芯片挂掉了？为了心里那点侥幸，果断换一片flash，结果不用猜，依旧。
此时万般无奈，仅剩下没照对手册命令了（最烦人的，所以一直没有做），但是到了此步田地，除了一条条对照手册命令，别无他求！果然，一对照两者有些不兼容地方！
W25Q40CL操作总结大体如下：
1）没有复位命令
2）单线读取ID
3）只有两个状态寄存器，其写使能命令不同，且两个状态寄存器要一起写
4）并无特殊进入QSPI的命令，只需写状态寄存器的EQ位即刻进入QSPI
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既然确定要对照命令表，那我们就要列出我们所用到的命令：
1）读取ID命令：0x90
2）读取状态寄存器命令：S1:0x05；S2:0x35
3）写入状态寄存器使能命令：0x50
4）写入状态寄存器命令：0x01
5）退出QSPI命令：0xFF (进入QSPI是写S2的EQ)
6）扇区擦除命令：0x20
7）整片擦除命令：0xC7
8）扇区写入命令：0x32 （FastReadQuad）
9）扇区读取命令：0x6B （PageProgramQuad）
STM32H750要配置的寄存器：
QUADSPI->CCR、QUADSPI->AR、QUADSPI->FCR
认真对照以上每一条命令的配置并用示波器测量输出信号，确保和手册相符，那恭喜你，工作已经完成一大半了！
提示下载成功，但是否真的把数据正确的写入了呢？虽然下载选项有勾选 Verify，但这里肯定还是要主动回读验证了（此处省略）。接着就要把appsystem运行起来。
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（三、） bootloader引导运行appsystem（bootloader）
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STM32H750不支持从外部flash启动，但可以在外部flash运行程序（XIP），所以必须要片内flash做个bootloader引导跳转到外部flash运行程序，相信同学们都很熟悉了。要注意的这里跳转到外部flash地址（0x90000000）之前先初始化QSPI，并设置为内存映射模式（可直接访问，硬件机制帮我们发送读取命令，此模式只读不可写）。上码：
#ifdef APPLICATION_ADDRESS_SRAM12 u8 appXIPBuff[0x40000] __attribute__((section(".ARM.__at_0x30000000"))); // 256K #endif void GoToUserSystem(void) { pFunction Jump_To_Application; u32 JumpAddress; _DI(); #ifdef APPLICATION_ADDRESS JumpAddress = *(volatile u32*)(EXT_FLASH_ADDRESS+4); Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress; __set_PSP(*(volatile u32*) EXT_FLASH_ADDRESS); __set_CONTROL(0); //设置使用主堆栈指针 //Initialize user application's Stack Pointer __set_MSP(*(volatile u32*) EXT_FLASH_ADDRESS); #elif APPLICATION_ADDRESS_SRAM12 JumpAddress = *(volatile u32*)(XIP_SRAM12_ADDRESS+4); Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress; __set_PSP(*(volatile u32*) XIP_SRAM12_ADDRESS); __set_CONTROL(0); //设置使用主堆栈指针 //Initialize user application's Stack Pointer __set_MSP(*(volatile u32*) XIP_SRAM12_ADDRESS); #else JumpAddress = *(volatile u32*)(UserProgramAddressEntry+4); Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress; __set_PSP(*(volatile u32*) UserProgramAddressEntry); __set_CONTROL(0); //设置使用主堆栈指针 //Initialize user application's Stack Pointer __set_MSP(*(volatile u32*) UserProgramAddressEntry); #endif __DSB(); __ISB(); Jump_To_Application(); } int main(void) { MPU_Config(); CPU_CACHE_Enable(); NVIC_SetPriorityGrouping(MY_NVIC_PRIORITYGROUP); SystemClock_Config(); LED_Init(); uart1_init(115200); myprintf("\r\nboot:%s,%s\r\n", __DATE__, __TIME__); W25QXX_Init(); // 4线传输数据; 24位地址; 4线传输地址; 1线传输指令; 4周期 QSPI_Config_Mmap(0xEB, 0x03, (3 << 6) | (2 << 4) | (3 << 2) | (1 << 0), 4); myprintf("QSPI_Config_Mmap\r\n"); #ifdef APPLICATION_ADDRESS_SRAM12 memcpy(appXIPBuff, (u8*)(EXT_FLASH_ADDRESS), 0x40000); // 256K #endif myprintf("goto SYSTEM\r\n"); GoToUserSystem(); while (1) { Delayus(1000*1000); LL_GPIO_TogglePin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_3); myprintf("boot\r\n"); } } void W25QXX_Init(void) { u16 k = 0; QSPI_Init(); //初始化QSPI W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID(); //读取FLASH ID. //必须1 Line printf("ID:%X\r\n",W25QXX_TYPE); if(W25QXX_TYPE == W25Q40) //SPI FLASH为W25Q40=0xEF12 { W25QXX_Qspi_Enable(); //使能QSPI模式 } } void QSPI_Config_Mmap(u8 cmd,u32 fmode,u8 mode,u8 dmcycle) { u32 tempreg=0; if(QSPI_Wait_Flag(1<<5,0,0XFFFF)==0) //等待BUSY空闲 { //printf("QSPI_Send_CMD:0x%X add:0x%X mode:0x%X cycle:%d\r\n",cmd, addr, mode, dmcycle); tempreg=0<<31; // 0:禁止DDR模式 tempreg|=0<<28; // 0:每次都发送指令 tempreg|=fmode<<26; // 0:间接写模式3:Memory-mapped mode tempreg|=((u32)mode>>6)<<24; //设置数据模式 tempreg|=(u32)dmcycle<<18; //设置空指令周期数 tempreg|=(u32)QSPI_ALTERNATE_BYTES_8_BITS<<16; tempreg|=(u32)QSPI_ALTERNATE_BYTES_4_LINE<<14; tempreg|=((u32)(mode>>4)&0X03)<<12; //设置地址长度 tempreg|=((u32)(mode>>2)&0X03)<<10; //设置地址模式 tempreg|=((u32)(mode>>0)&0X03)<<8; //设置指令模式 tempreg|=cmd; //设置指令 QUADSPI->CCR=tempreg; //设置CCR寄存器 } }
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到这里，工程appsystem就可以把镜像烧录到W25Q40CL，工程bootloader把镜像烧录进片内128K flash，复位系统就能运行bootloader并跳转到片外flash地址0x90000000运行appsystem程序了，此时用示波器测量W25Q40CL的数据或者时钟，你会发现一直在读取。这个时候你会不会想，真TM累，cpu本来就已经够累的了，还要每次从外面觅食（读取外部falsh获取程序），主要是这通道太慢了，只有80MHz clock，就算W25Q40CL可以支持104MHz clock依然远远不够啊！对了！可以搬运到片内ram运行！
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（四、）把片外程序搬运到片内ram运行
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这样既可以把appsystem下载到W25Q40CL，又可以仿真appsystem！
1）准备SRAM1和SRAM2共256KB空间做代码运行区0x30000000~0x30040000
2）appsystem编译地址选择0x30000000，下载选项不变，依然选STM32H750_W25Q40，首地址0x90000000改为0x30000000
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3）bootloader修改宏为APPLICATION_ADDRESS_SRAM12
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片内RAM运行效果图：
仿真如图：
总结
这几天调试，拿来主义确实方便，但也存在“懒人坑”，专坑像我这样的懒人，不过主要一步步往前推进，懒人坑也有懒人回填方法~
以上只是本人一些心得体会，难免错误，望各位大神指正，向大家学习！
稍后附上工程源码`
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这是首次编写CSDN博客，加上时间紧迫，匆匆而过~
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