基于STM32F7通过cube软件配置：读写QSPI接口64M flash和64M PSRAM参考教程

基于STM32F7通过cube软件配置：读写QSPI接口64M flash和64M PSRAM参考教程

核心板：NUCLEO-F767ZI

Flash：NM25Q64EB（64M）

PSRAM：IPS6404L（64M）

配置文件请使用stm32cubemx打开

程序请使用keil5MDK打开

NUCLEO-F767ZI上引出的QSPI引脚如下，NM25Q64EB和IPS6404L都是分别接到同样引脚：

PB2————CLK

PB6————NCS

PD11———–IO0

PD12———–IO1

PE2————-IO2

PD13———–IO3

1、 NM25Q64EB及IPS6404L的简介

（1） NM25Q64EB是一款容量64Mbit(8Mbyte)的flash。

内部存储单元的数量关系如下：1个块（block）容量为65535byte，包含16扇区（sector）。1个扇区容量为4096byte，包含16页（page）。每页的容量为256byte。

NM25Q64EB默认为SPI1线通讯，当开启QSPI模式时，为4线通讯，大大增加了通讯的速度。芯片支持的时钟频率最高可到达104MHz。

（2） IPS6404L时一款容量64Mbit(8Mbyte)的PSRAM，同样采用QSPI接口。在2.7V~3.6V供电下，最高时钟频率为104MHz。

2、 STM32CUBEMX的配置。

（1） 芯片的选择：选择和板上同款的芯片型 （STM32F767ZI）

（2） 引脚的配置：在图形化配置界面直接左键对应引脚，在本次实验中我们引出一个QSPI引脚和串口3的引脚（PD8,PD9），QSPI和USART3的引脚和核心板一致。

图形化界面配置完成后，在引脚模式处进行选择，QSPI选择Bank1 with Quad SPI lines,USART3选择Asynchronous。

（3） 时钟的配置：点开clock configuration，核心板没有外接晶振，所以我们使用内部时钟HSI，按照下图配置，最高的系统时钟为216MHZ。

（4） 外设的配置

频率配置：对于NM25Q64EB来说，最高频率可达104MHz，分频系数选择3，则QSPI的频率为216/(3+1)=54MHZ，经测试，这个频率是比较合适的；

FIFO的阈值设置：4字节；

Flash size配置：NM25Q64EB为8Mbyte，2^23=8M,所以取权值23-1=22；

Chip select high time：即片选的高电平时间，按照芯片的数据手册，tSHSL要求大于20ns,对于我们的时钟54MHZ来说，1/54MHZ=18.5ns,所以我们要配置2个cycle，就能满足要求，此处配置为4 cycles。即18.5ns*4=74ns>20ns；

Dual flash 配置：是否采用双闪存模式，我们只使用BANK1的接口，此处配置为DISABLE.

整体的配置如下图的QUSDSPI CONFIGURATION.

串口的配置：波特率设置为115200，8字节数据长度，没有校验位，1个停止位。如下图配置。

到此处配置全部完成，点击工具栏的黄色小齿轮，配置工程信息，包括工程的命名和IDE的选择，再点击OK，即可生成工程。

3、 NM25Q64EB读写的移植

在完成了QSPI基础配置后，我们还需要加入QSPI的3个函数， NM25Q64EB的读取的一系列函数。

（1）对于发送指令，我们要关注的是它的指令码（instruction），发送地址(address)，指令的模式（instructionmode），空指令周期数（dummycycles）,地址的长度（addresssize），数据模式（datamode）等。

以下是QSPI的3个函数，对指令配置的函数，QSPI发送，QSPI接收。函数的参数和以上提到的一致。

指令配置模式

QSPI发送

QSPI接收

（2）接下来我们利用以上3个函数，对NM25Q64EB进行操作。

对flash的操作过程，就是利用QSPI接口，往NM25Q64EB发送不同的指令码，来实现不同的功能。基础的功能包括：进入QPI，退出QPI，读取ID，擦除，读，写等。

接下来，我们举几个有特征的指令进行说明。

0x90指令：在数据手册中，我们可以看到0x90是读取Device ID（REMS）的指令，从electronic identification中可知发送0x90后，会返还2byte的ID，包括1byte manufacturer ID和1byte device ID。从Table9中来看，第一列说明了指令的功能，第三四列说明了该指令对应的模式（QPI or SPI）,从5-7行可以看到0x90的地址长度（addresssize）为3byte,即24bit。Dummycycle为0 。这些信息都会在配置函数中使用到。

了解了上面的信息后，我们开始来配置读取ID的函数。上一个标题我们介绍了QSPI的3个函数，包括配置函数，接收函数，发送函数。这里我们就用到了前两个，先配置，再接收传回的2字节地址。

函数中的if…else…可选择在QPI模式下（4线）发送，或者SPI模式下（单线）发送。以QPI模式为例，往QSPI_Send_CMD（…,…,…,…,…,…,…）中填入参数，下图的函数共有7个参数.

第一个参数是指令码0x90;（看Table9）

第二个参数是指令发送的地址0；

第三个参数是dummycycles：0；（看Table9）

第四个参数是指令模式：选择4线；

第五个参数是地址模式：选择4线；

第六个参数是地址长度：选择24bits；（看Table9）

第七个参数是数据模式：选择4线。

temp的操作是将temp[0]和temp[1]这2字节数据通过移位操作，赋值给deviceid,方便一次性打印出来。打印出来的数据为0x5216即为读取成功。可进行下一步读写操作。

0x38指令：

从Table8可知，该指令的功能是使能QPI，该指令对比0x90，他只能在SPI模式下使用，且无返还的数据。同样0xFF,是失能QPI的指令，只能在QPI模式下使用，所以我们配置如下：

在Qspi_Enable的函数中，涉及到了NM25Q64EB的状态寄存器。NM25Q64共有3个状态寄存器，决定QPI是否使能（QE）的寄存器是第二个（status register2），位从下表中查得是第3位，我们先将状态寄存器3得到值（stareg2）读出来，再和00000100（0x04）做一个与运算，如果该位不为1，则往该位写入1，即1<<2左移运算得到00000100，再和状态寄存器原始状态stareg2做一个或运算。

其他指令跟以上两个指令的配置方式类似，查询指令表，将不同功能的指令码和模式作为参数写进QSPI_Send_CMD即可。

其他事项：

Ⅰ、dummycycles一般情况下都是0，只有在各种Read操作的时候需要用到，可以理解为，在接收到指令后延时一小段时间，再读取返回值。从如下时序图就可以直观看出。

Ⅱ、在状态寄存器1的第一位是busy的标志位，可以通过检测该位，知道各种操作是否完成，检测完成再进行下一个指令的操作。

Ⅲ、在配置SET_PARAM时，通过配置第4，5位来选择不同的cycles和frequent。此处配置为00011000，即3<<4。

（3） 到此为止，我们完成了QSPI和NM25Q64EB的全部配置，整理以下该工程的函数所属。核心文件有：

qspi.c（存放QSPI的引脚配置和QSPI时钟等配置，是由stm32cubemx生成的，另外包括3个自己写的函数：QSPI_Send_CMD、QSPI_Receive、QSPI_Transmit）；

w25qxx.c(存放NM25Q64EB的一系列函数，包括读ID，读，写，擦除，QPI使能等)

实验过程中，我们在main函数中调用NM25Q64EB的一系列函数进行测试读写功能：

Ⅰ、先读取ID是否等于0x5216;

Ⅱ、flash的大小，在读写的时候，读写的起始地址+数据大小不能超过8*1024*1024

Ⅲ、擦除

Ⅳ、写数据

Ⅴ、读出数据并打印出来

经测试得到以下结果，说明通讯正常。

4、 IPS6404L读写的移植。

对IPS6404L和NM25Q64EB的读写，可以对比进行学习。两者的引脚，QSPI系数配置是一致的，工作过程照样是发送指令，让IPS6404L做出不同的操作，但有一些差异。

在这个函数里包含要用到的函数和读写校验，一旦return OK，则可以在main函数内正常读写。

（1） 退出QPI模式

这是IPS6404L和NM25Q64EB的第一个区别，IPS6404L要读取ID只允许在SPI的模式下，所以在读取ID之前我们要先退出QPI的模式，利用指令码0Xf5,该指令只能在QPI模式下使用，使用我们指令模式要选择4线。此处的Waitcycles和NM25Q64EB的dummycycles是同样的作用，查表该值为0.

（2） 读ID

读取ID和NM25Q64EB也有差异，读取ID的指令是0x9F,只能在SPI模式下读取，根据时序图的注释，我们可以看出，读出的地址有两个字节（16bits），我们同样经过移位操作（在QSPI_PARAM_Test中，将读取到的第一个字节左移8位，再与第二个字节做或运算）将其通过串口打印出来，读到ID=0Xd5d说明正确。

在配置指令时，指令码为0X9F，指令模式、数据模式、地址模式全部为1线，地址大小和NM25Q65EB一致，为3bytes(24bites)。

（3） 进入QPI模式

读取完ID后进入QPI模式，指令码是0X35，只能再SPI模式下操作。除了指令码，其他配置和退出QPI模式的配置函数一致。

（4） 写PSRAM数据

指令码是0x38，指令模式、数据模式、地址模式全部为4线，地址大小为24bits,赋值好后调用HAL_QSPI_Command完成配置并调用HAL_QSPI_Transmit发送

（5） 读PSRAM数据

指令码是0xEB，此处特别注意要配置dummy cycles为6，一般涉及到Read的函数都要查表确认。

（6） 读写数据校验

最后将写入PSRAM的数据和读取到的数据进行逐一比较，按位比较成功，说明测试成功。可以正式在main函数中正常读写,测试得到以下结果,说明通讯正常。

（7） 其他事项：

Ⅰ、IPS6404L如果在进入QPI模式后没有退出QPI模式，尽管在函数中将进入QPI模式的函数屏蔽，照样会保持QPI模式，无法读取ID，必须在读ID前退出QPI模式。

Ⅱ、配置指令所用的宏定义放在stm32f7xx_hal_msp.h中，请对照移植。