STM32H7使用QSPI外扩flash（linux下使用openocd操作）_stm32h7 qspi

简介

根据安福莱的STM32H7教程，H7单片机的QSPI外设是直接连到芯片内核上的，地址是0X90000000；那么就可以通过QSPI外设，将外置flash内存映射，并由此执行代码。

相关操作在keil5上比较简单，配置点东西就行；可以参考安福莱教程。

这里要介绍的是在linux环境下没有keil5 IDE的情况下，如何使用clion+openocd实现

• 将大体积代码下载到外置flash并执行
• 对外置flash执行的代码进行仿真

代码配置

修改系统配置文件

STM32的代码都是有起始地址的，每一句代码，编译为相关机器码执行时，都有对应地址的；对于一般情况的代码，起始地址都是0X8000000；

该文件中详细的配置了单片机所使用的flash大小，ram大小，地址等信息。

由于采用外置flash启动，我们需要将flash地址配置为QSPI地址，并修改LENGTH为我们的flash芯片大小。

MEMORY
{
  FLASH (rx)     : ORIGIN = 0x90000000, LENGTH = 8192K
  DTCMRAM (xrw)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
  RAM_D1 (xrw)   : ORIGIN = 0x24000000, LENGTH = 512K
  RAM_D2 (xrw)   : ORIGIN = 0x30000000, LENGTH = 288K
  RAM_D3 (xrw)   : ORIGIN = 0x38000000, LENGTH = 64K
  ITCMRAM (xrw)  : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 64K
}
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修改系统初始化函数

STM32单片机启动时会先执行汇编启动文件，先定义中断向量表，再执行复位，设置栈顶指针，再执行系统初始化函数，再跳转main函数。

其中系统初始化函数中需要修改SCB->VTOR的值。
SCB->VTOR为Cortex内核的中断向量表的基地址，一般为程序执行的初始地址。 #12AA9C
关于该变量理解，参考链接

这里需要修改为我们程序启动的地址0X90000000。

编译

点击编译，即可制作一个运行在外部flash的代码，下载到外置flash中，引导运行即可。

那么现在出现两个问题：

• 如何下载到外置flash
• 如何从外置flash中启动

代码下载

使用CubeProgramer工具下载

使用ST提供的下载工具下载；
需要：

• 对应板子的下载算法文件
• 烧录器
• 能够运行在外置flash的代码

刚才已经成功编译了外置执行代码，烧录器咱也有，而烧录算法呢，推荐看安福莱的相关教程。
相关教程

使用Clion下载

这个是我主要想讲的，在一个编辑器里完成编译、下载、调试，嘿嘿

先解决下载问题。

我们知道，STM32下载代码时会先执行一个配置程序，该程序运行在RAM中，会初始化部分关于下载代码的外设。

使用keil5时，我们会使用一个.flm文件下载代码，该文件就是下载引导程序，其制作流程安福莱里讲的有。

同样，在正常下载的时候也会有一个keil5官方提供的.flm文件，这些文件就储存在官方目录里。

对于CubeMX而言，也有相应的文件，

所以，我们使用的openocd工具也是有的，在我们的工程目录里，有一些配置文件，都具有各自相应的功能。

在stm32h750b-disco.cfg文件中，初始化了芯片时钟，和部分必要的下载外设；

在19行、23行：跳转到了其他配置文件中，执行具体的操作

# enable stmqspi
if {![info exists QUADSPI]} {
	set QUADSPI 1
}

source [find target/stm32h7x.cfg]

reset_config srst_only

source [find board/stm32h7x_dual_qspi.cfg]
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在这里，代码定义了QUADSPI为1，即会在stm32h7x_dual_qspi.cfg中执行该外设的初始化；

但是，这里该外设的初始化是以STM32官方出的板子的引脚定义的，不一定适合我们，而且实操下来，该文件改来改去效果不大，而且我觉得不建议跳到人家官方配置文件里修修改改，这里我们直接在该配置语句下面执行我们板子的配置代码；

# ART_Pi qspi.

# QUADSPI initialization
proc qspi_init {  } {
    global a
    mmw 0x580244E0 0x000007FF 0             ;# RCC_AHB4ENR |= GPIOAEN-GPIOKEN (enable clocks)
    mmw 0x580244D4 0x00004000 0             ;# RCC_AHB3ENR |= QSPIEN (enable clock)
    sleep 1                                 ;# Wait for clock startup

    # PF10:AF09:H, PF09:AF10:H, PF08:AF10:H, PF07:AF09:H, PF06:AF09:H, PG06:AF10:H

    # Port F: PF10:AF09:H, PF09:AF10:H, PF08:AF10:H, PF07:AF09:H, PF06:AF09:H
    mmw 0x58021400 0x002AA000 0x00155000    ;# MODER
    mmw 0x58021408 0x002AA000 0x00155000    ;# OSPEEDR
    mmw 0x5802140C 0x00000000 0x003FF000    ;# PUPDR
    mmw 0x58021420 0x99000000 0x66000000    ;# AFRL
    mmw 0x58021424 0x000009AA 0x00000655    ;# AFRH
    # Port G: PG06:AF10:H
    mmw 0x58021800 0x00002000 0x00001000    ;# MODER
    mmw 0x58021808 0x00002000 0x00001000    ;# OSPEEDR
    mmw 0x5802180C 0x00000000 0x00003000    ;# PUPDR
    mmw 0x58021820 0x0A000000 0x05000000    ;# AFRL

    # correct FSIZE is 0x16, however, this causes trouble when
    # reading the last bytes at end of bank in *memory mapped* mode

    # for single flash mode w25q64jv
                                            ;# 010101010000000000000 0 011000
    mww 0x52005000 0x05500018               ;# QUADSPI_CR: PRESCALER=5, APMS=1, FTHRES=1, FSEL=0, DFM=0, SSHIFT=1, TCEN=1
    mww 0x52005004 0x00160500               ;# QUADSPI_DCR: FSIZE=0x16, CSHT=0x05, CKMODE=0
                                            ;# FSIZE flash的大小。

    mww 0x52005030 0x00001000               ;# QUADSPI_LPTR: deactivate CS after 4096 clocks when FIFO is full
                                            ;# 11010000000000 10 010100000011
    mww 0x52005014 0x0D002503               ;# QUADSPI_CCR: FMODE=0x3, DMODE=0x1, DCYC=0x0, ADSIZE=0x2, ADMODE=0x1, IMODE=0x1
    mmw 0x52005000 0x00000001 0             ;# QUADSPI_CR: EN=1

    # Exit QPI mode
    #mmw 0x52005000 0x00000002 0            ;# QUADSPI_CR: ABORT=1
    #mww 0x52005014 0x000003F5              ;# QUADSPI_CCR: FMODE=0x0, DMODE=0x0, DCYC=0x0, ADSIZE=0x0, ADMODE=0x0, IMODE=0x3, INSTR=Exit QPI
    sleep 1

    # reset flash
    mmw 0x52005000 0x00000002 0             ;# QUADSPI_CR: ABORT=1
    mww 0x52005014 0x00000166               ;# QUADSPI_CCR: FMODE=0x0, DMODE=0x0, DCYC=0x0, ADSIZE=0x0, ADMODE=0x0, IMODE=0x1, INSTR=0x66
    mww 0x52005014 0x00000199               ;# QUADSPI_CCR: FMODE=0x0, DMODE=0x0, DCYC=0x0, ADSIZE=0x0, ADMODE=0x0, IMODE=0x1, INSTR=0x99

    # memory-mapped read mode with 3-byte addresses
    mmw 0x52005000 0x00000002 0             ;# QUADSPI_CR: ABORT=1
                                            ;# 11 11 0 00100 00 11 10 11 01 11101011
    mww 0x52005014 0x0F10EDEB               ;# QUADSPI_CCR: FMODE=0x3, DMODE=0x3, DCYC=0x4, ADSIZE=0x2, ADMODE=0x3, IMODE=0x1, INSTR=READ
    ;mww 0x52005014 0x0D002503
}

$_CHIPNAME.cpu0 configure -event reset-init {
    global QUADSPI

    mmw 0x52002000 0x00000004 0x0000000B    ;# FLASH_ACR: 4 WS for 192 MHZ HCLK

    mmw 0x58024400 0x00000001 0x00000018    ;# RCC_CR: HSIDIV=1, HSI on
    mmw 0x58024410 0x10000000 0xEE000007    ;# RCC_CFGR: MCO2=system, MCO2PRE=8, HSI as system clock
    mww 0x58024418 0x00000040               ;# RCC_D1CFGR: D1CPRE=1, D1PPRE=2, HPRE=1
    mww 0x5802441C 0x00000440               ;# RCC_D2CFGR: D2PPRE2=2, D2PPRE1=2
    mww 0x58024420 0x00000040               ;# RCC_D3CFGR: D3PPRE=2
    mww 0x58024428 0x00000040               ;# RCC_PPLCKSELR: DIVM3=0, DIVM2=0, DIVM1=4, PLLSRC=HSI
    mmw 0x5802442C 0x0001000C 0x00000002    ;# RCC_PLLCFGR: PLL1RGE=8MHz to 16MHz, PLL1VCOSEL=wide
    mww 0x58024430 0x01070217               ;# RCC_PLL1DIVR: 192 MHz: DIVR1=2, DIVQ=8, DIVP1=2, DIVN1=24
    mmw 0x58024400 0x01000000 0             ;# RCC_CR: PLL1ON=1
    sleep 1
    mmw 0x58024410 0x00000003 0             ;# RCC_CFGR: PLL1 as system clock
    sleep 1

    adapter speed 24000

    if { $QUADSPI } {
        qspi_init
    }
}
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改代码中主要就初始化了QSPI外设的GPIO，并配置了QSPI外设，使用的板子是ART-Pi；

使用的GPIO是： PF10,PF09,PF08,PF07,PF06,PG06.

相关外设初始化主要时钟匹配自己的芯片速度。

这里主要参考链接：

在CLion上实现STM32H750VBT6的Bootloader

使用openOCD擦写ART_Pi外部qspi_flash

两个教程都很全面，并且将代码文件、配置文件都开源了，去点星星咯。

大家可以根据自己的板子的引脚定义进行修改相关寄存器即可。

到这里，基本完成了配置，可以实现在clion中通过openocd实现向单片机外置flash下载代码，并进行仿真调试了。

从外置flash中启动代码

不管上面如何下载代码，都需要从外置flash启动，前面也简略提到了——我们需要在单片机的内置flash中下载一个bootloader代码，用于从外置flash启动。

这个代码比较简单，就初始化一点点外设，主要还是QSPI，然后关闭Cache、MPU，对外置flash进行内存映射，并启动。具体内容可以参考安福莱教程。

硬汉嵌入式的bootloader教程

我的是修改的反客科技的bootloader代码，将其QSPI外设的引脚改成我的板子的就可以用了。是之前用keil5写的，也可以自己用cubemx生成一个，添加应用代码即可。比较简单。

适配ART-Pi的下载算法和bootloader

另外，从外置flash引导的代码，受flash限制，运行速度并不快，不如芯片内部的flash，对此，我们参考安福莱教程，使用MPU配置外置flash内存，用Cache预存取指令，提高代码运行速度。相关配置：

  MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0};

  /* Disables the MPU */
  HAL_MPU_Disable();

  /** Initializes and configures the Region and the memory to be protected
  */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x90000000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_8MB;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x0;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  /* Enables the MPU */
  HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
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MPU配置代码。

相关教程：

理论学习，详细好理解

硬汉哥的MPU教程

硬汉哥的实战教程，超级好用

添加

在clion使用openocd仿真的话，为了查看各个寄存器的值，需要添加寄存器配置文件，一般keil5安装目录里有，我把我的上传到Github上了，欢迎下载。

SVD文件