瑞萨RA8D1 MCU如何进行OSPI Flash驱动的适配工作-电子发烧友网

他来了

他真的来了……

继《OSPI Flash适配秘籍之内功心法篇》之后，本文将继续深入探讨如何将Winbond（华邦）W35T51NW OSPI Flash适配到你的系统[JX1] [DX2]中。笔者感谢老铁们对瑞萨嵌入式小百科的持续关注。如果有读者是第一次接触OSPI接口，笔者建议先跳转到内功心法篇，先修炼《内功心法篇》，否则直接上阵，怕是要走火入魔。

之前也说了广大不同厂家的OSPI Flash，虽然说大部分功能相似，大部分功能也可以复用，但是不同厂家的OSPI Flash还是存在或多或少的差别。因此如果客户出于成本的考虑，需要更换OSPI Flash的时候，是需要做驱动层的适配工作。

那如何做OSPI Flash的驱动的适配工作？请让笔者倾囊相授。

首先，不同门派（厂商）的OSPI Flash虽说套路相似，但细节上总有些“暗器”藏着。适配之前，务必翻阅芯片手册，了解其配置流程。尤其是从单线模式切换到八线模式时，稍有不慎，便会“变线”翻车。

一般OSPI Flash除了支持8线模式，默认都支持单线模式。所以一般Flash上电复位后，都默认支持单线的协议。单线模式下，大部分厂商的OSPI Flash，命令码以及命令-地址-数据之间的时延（如下时序图中的Latency field）差别较小，但是在八线模式下这些差别就不能忽视，下面笔者会具体说明。

图1.OSPI Read transaction时序图

OSPI Flash适配的关键在于从单线模式转换成八线模式的时候，如何正确通过单线指令完成转换。图2说明了Winbond W35T51NW OSPI Flash的具体的配置流程。不同厂商的Flash的初始化和配置流程是不一样的，尤其是涉及到输入输出模式的切换时，这也是移形换位大法的关键所在。

大多数厂家的Flash默认设置就是单线模式。所以如果只是适配单线模式的情况下，过程会简单很多。但是多线模式的适配注意事项会更多，也相对麻烦一些。

图2展示了W35T51NW设备的存储器读取操作流程，包括XIP（Execute-in-Place）模式和标准命令模式（Standard Command Mode）。以下是对该图的解析：

1.设备启动流程

设备上电后，会进行设备初始化并刷新易失性/内部配置寄存器（Volatile/Internal Configuration Register Refresh）。

配置寄存器的值，来自非易失性配置寄存器（Non-Volatile Configuration Register），决定设备是进入XIP模式还是标准命令模式。

图2.W35T51NW Serial Flash初始化配置流程图

2.XIP模式

（Execute-in-Place）

如果设备进入XIP模式，它会直接执行地址输入-数据输出序列，用于直接从闪存执行代码，无需额外的读取命令。

退出XIP模式需要将XMb设为1。（XMb是Non-Volatile Configuration Register配置寄存器中的一位，由于XIP模式不是本篇文章的重点，这里不做过多的介绍）

3.标准命令模式

（Standard Command Mode）

在标准命令模式下，需要按照命令-地址-数据输入/输出序列进行数据访问。

该模式可以支持不同的数据传输模式，包括：

SDR 3字节地址模式

SDR 4字节地址模式

Octal DDR 4字节地址模式

4.工作模式切换

在标准命令模式下，默认支持3字节地址模式，但可以通过B7h命令启用4字节地址模式。通过E9h命令可禁用4字节地址模式，切换回3字节地址模式。

通过81h命令码写易失性配置寄存器（Volatile Config Reg）可以切换工作模式（从单线转到八线）：

点击查看大图

通过1s-1s-1s的协议向VCR（volatile Config Reg）寄存器用81h命令码写入E7h/C7h,可以把Flash的协议模式从1s-1s-1s切换成8d-8d-8d。不同的地址模式不影响协议模式的切换。Flash的工作模工切换成功后，紧接着要切换XSPI Master（ra8d1）这边的协议模式。

同样的如果要把Flash的协议模式从8d-8d-8d切回1s-1s-1s，此时需要用8d-8d-8d的协议通过81h命令码向VCR写入FFh/DFh。同样Flash的工作模工切换成功后，紧接着要切换XSPI Master（ra8d1）这边的协议模式。两边的协议要一致才能正常工作。

这里对VCR寄存器做一些说明，VCR寄存器共有00h-07h共8个地址。其中对00h地址通过81h命令码写入配置值就可以设置Flash的输入输出的协议模式。其它地址范围的配置功能请参考手册中的内容，默认情况下一般不会对其它地址的内容进行配置。

这里笔者还想说明一下，手册中除了VCR还有NVCR，这两者有什么区别呢？

NVCR的全称是Non-volatile Configuration Register为非易失性的寄存器，而VCR是易失性的寄存器，即下电之后VCR的内容将会重置为0。所以Flash在启动的时候会默认读取NVCR里面的配置作为默认启动配置，而VCR可以在启动之后再去配置，但是VCR的配置只存在当前的上电周期中生效。如果对Flash下电再上电VCR中的内容将失效。

总结一句话，如果开发者想对Flash的启动配置项永久生效就写NVCR，如果是临时调整配置就可以写VCR。

图3.Flash输入输出协议模式切换命令调用说明

下图让读者感性的认识一下，同样是通过85h命令码读取VCR的内容，示波器的波形会是什么样的？

左边是1s-1s-1s可以很清晰的看出85h这个命令码。右边由于示波器通道数有限，加上示波器信号质量也比较差，读者不能清晰的感知到85h这个命令码。但是通过黄色时钟信号通道，读者可以感受到八线的模式下，完成同样的读取VCR的操作所需要的时钟数量会少很多。

图4.读取VCR配置值的单线和八线输入输出波形对比图

5.复位

硬件复位（Hardware Reset）会使设备重新进入上电初始化状态。

软件复位（Software Reset）通过66h+99h指令实现，会让设备回到上电后的初始状态。

其次开发者要注意8线输入输出模式，常用的读写擦写使能等指令，不同厂商的命令码可能稍有不同，并且“Latency field”也可能不同。

如下图5所示，在4字节地址模式下的快读取的指令，指令码是0Ch，其它的厂商就不一定也是0Ch。所以开发者要查看Flash手册里的指令列表，换Flash芯片需要适配新的指令。

此外对于Dummy cycle数值也可能不一样的，也就是前面提到的“Latency Field“。图5中的8（16）表示如果是SDR模式的话，Dummy cycle是8，如果是DDR模式的话，Dummy cycle值是16。

图5.Winbond W35T51NW OSPI Flash命令表说明

对于Dummy Cycle，在具体的波形图里以如下方式呈现：

图6.Fast Read with 4-Byte Address指令SDR时序图

笔者想强调一点的是在ODDR模式下，指令的长度变成两个字节。如下图所示，数据可以正常输出。

对于这个ODDR工作模式的指令长度要变成2字节的说明在Winbond的Flash使用手册上并没有明确说明。但是在ra8d1的手册上，37.2.2.7章节中有相关的寄存器配置说明。比如在ODDR模式下读取VCR的值的命令码是8585h，而不是85h,对应的command_length 也需要调整为2。