Quad-SPI_quad spi

这是一个串行接口，4条数据线，双向的，用来读写和擦除数据。

Quad-SPI，简称QSPI，是一个现代大多微控制器都会包含的一个外设。

其设计的主要目的就是来和支持这接口的flash进行通信。

解决一些应用的存储空间不足的问题，比如用到了很多多媒体数据。

同时作为外部存储，访问速度通过一些特殊机制，能够和内部存储相当。

传统SPI只有两根数据线：MOSI and MISO ; 而QSPI有四根: IO 0, IO 1, IO 2, IO 3。

使用SPI操作flash的一个问题是速度不够快，和片上存储器相比，会是系统运行的瓶颈，即使能达到16MHz频率。

在QSPI大规模使用前，解决办法是使用并行接口存储器。

但这样增加了PCB的复杂度，占用更多的IO端子，而且并行接口的端子是独占的，无法复用。

在这样的情况下，QSPI诞生了，多加两根线，使用4根双向数据线来传输数据。

而且可以多个QSPI芯片复用4根数据线，通过片选信号来选择不同的flash。

普通SPI，是一根线输入，一根线输出，而QSPI可以实时配置数据线的输入输出。

拿上图举例，这个是某款ST芯片的QSPI波形图。

如图所示，一个clock周期传输4bit数据，IO 0传输bit0，IO 1传输bit 1，以此类推，然后下一个周期，IO 0传输bit 4，IO 1传输bit 5，IO 2传输bit 6，IO 3传输bit 7。

两个周期传输一个字节。

先发送读取数据指令，然后发送地址，再加上一个Alt字节，这个字节是制造商自定义功能。

然后是两个周期的dummy，用来准备切换数据线的传输方向。

方向切换后，从flash读取数据。

还有个双倍速率模式。

一般数据传输时，是在clock波形的上升或下降沿触发一个新的bit，而双倍模式就是上升和下降沿都触发，传输速率增加了一倍。

注意双倍速率功能需要微处理器和flash芯片都支持才行。

QSPI还支持个关键特性，XIP：eXecute In Place。

XIP表示eXecute In Place, 这个功能是可以让微控制器直接执行存储在外部flash上的代码，不用先拷贝到内存。

这样更快更有效地执行代码。

QSPI速度快，再加上使用prefetch mechanism，速度上会和片上存储不相上下。

具体方式参见上图，使用地址映射的方法，将外部flash空间映射到微处理器的存储空间，这样在微处理器看来，是直接访问的相应地址，和片上存储器一样。

在QSPI出来之前，还有个Dual SPI，就是用两根数据线来传输数据。

一般QSPI的flash也支持Dual SPI，可以根据传输速率要求和端子数目要求来选择。

现在一般的flash芯片，QSPI和普通SPI是都支持的。因为一些老的应用还是用的普通SPI，或者使用主控芯片太老，不支持QSPI。