23.3

實(shí)驗(yàn)：讀寫(xiě)外部Flash芯片

23.3.1

硬件設(shè)計(jì)

野火啟明6M5開(kāi)發(fā)板的QSPI FLASH電路圖如圖所示：

野火啟明4M2開(kāi)發(fā)板的QSPI FLASH電路圖如圖所示：

野火啟明2L1開(kāi)發(fā)板的SPI FLASH電路圖如圖所示：

FLASH芯片連接到MCU的引腳如下表所示。

23.3.2

軟件設(shè)計(jì)

23.3.2.1

新建工程

因?yàn)楸菊鹿?jié)的QSPI Flash相關(guān)實(shí)驗(yàn)例程需要用到板子上的串口功能，因此我們可以直接以前面的“19_UART_Receive_Send”工程為基礎(chǔ)進(jìn)行修改。

對(duì)于e2studio開(kāi)發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的e2s工程模板“19_UART_Receive_Send”，然后將工程文件夾重命名為“QSPI_Flash”，最后再將它導(dǎo)入到我們的e2studio工作空間中。

對(duì)于Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境：拷貝一份我們之前的Keil工程模板“19_UART_Receive_Send”，然后將工程文件夾重命名為“QSPI_Flash”，并進(jìn)入該文件夾里面雙擊Keil工程文件，打開(kāi)該工程。

注

對(duì)于野火啟明2L1開(kāi)發(fā)板，連接外部Flash使用的是普通SPI接口，工程文件夾可重命名為“SPI_Flash”。

工程新建好之后，在工程根目錄的“src”文件夾下面新建“qspi_flash”或“spi_flash”文件夾，再進(jìn)入改文件夾里面新建源文件和頭文件：“bsp_qspi_flash.c/.h”（啟明6M5/啟明4M2開(kāi)發(fā)板）或“bsp_spi_flash.c/.h”（啟明2L1開(kāi)發(fā)板）。

工程文件結(jié)構(gòu)如下。

列表2：文件結(jié)構(gòu)

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

QSPI_Flash（啟明6M5/啟明4M2開(kāi)發(fā)板）或SPI_Flash（啟明2L1開(kāi)發(fā)板）
├─ ......
└─src
├─ led
│ ├─ bsp_led.c
│ └─ bsp_led.h
├─ debug_uart
│ ├─ bsp_debug_uart.c
│ └─ bsp_debug_uart.h
├─ qspi_flash 或spi_flash（啟明2L1開(kāi)發(fā)板）
│ ├─ bsp_qspi_flash.c或bsp_spi_flash.c（啟明2L1開(kāi)發(fā)板）
│ └─ bsp_qspi_flash.h或bsp_spi_flash.h（啟明2L1開(kāi)發(fā)板）
└─ hal_entry.c

23.3.2.2.FSP配置

打開(kāi)工程項(xiàng)目的 FSP 配置界面進(jìn)行配置。 啟明6M5/啟明4M2開(kāi)發(fā)板對(duì)比啟明2L1開(kāi)發(fā)板，由于前者使用QSPI外設(shè)連接Flash芯片，后者使用SPI外設(shè)連接Flash芯片， QSPI與SPI是兩個(gè)不同的外設(shè)，因此它們的FSP配置方法有比較大的不同。

對(duì)于啟明6M5/啟明4M2開(kāi)發(fā)板的 “QSPI_Flash” 工程：

打開(kāi)工程項(xiàng)目的 FSP 配置界面之后，首先切到“Pins”頁(yè)面，配置QSPI引腳。

啟明6M5按照如下圖所示配置：

啟明4M2按照如下圖所示配置：

接著在 FSP 配置界面里面依次點(diǎn)擊“Stacks”->“New Stack”->“Storage”->“QSPI”來(lái)添加QSPI模塊。 如下圖所示。

按照如下圖所示對(duì) QSPI 模塊屬性進(jìn)行配置：

QSPI 模塊的屬性介紹如下：

注解

當(dāng)我們需要QSPI四根線進(jìn)行四線快數(shù)讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們只需要在Read Mode里選擇 Fast Read Quad I/O 即可。

對(duì)于啟明2L1開(kāi)發(fā)板的 “SPI_Flash” 工程：

打開(kāi)工程項(xiàng)目的 FSP 配置界面之后，首先切到“Pins”頁(yè)面，配置SPI引腳。

啟明2L1按照如下圖所示配置：

接著在 FSP 配置界面里面依次點(diǎn)擊Stacks->New Stack->Connectivity->SPI (r_spi)來(lái)添加SPI模塊。 如下圖所示。

按照如下圖所示對(duì) SPI 模塊屬性進(jìn)行配置：

SPI 模塊的屬性介紹如下：

配置完成之后可以按下快捷鍵“Ctrl + S”保存， 最后點(diǎn)右上角的“Generate Project Content”按鈕，讓軟件自動(dòng)生成配置代碼即可。

接下來(lái)就可以為外部串行Flash編寫(xiě)操作代碼了。 使用 QSPI 和使用 SPI 操作串行Flash其實(shí)是類似的，只是兩者的通信接口不同而已。 下面以啟明6M5開(kāi)發(fā)板為例，對(duì)串行Flash芯片進(jìn)行操作。啟明4M2和啟明2L1的代碼讀者可直接參考相應(yīng)配套例程。

23.3.2.3.QSPI直接讀寫(xiě)FLASH函數(shù)

當(dāng)使用QSPI接口時(shí)，通過(guò) R_QSPI_DirectWrite 和 R_QSPI_DirectRead 這兩個(gè)函數(shù)，可以直接讀寫(xiě)QSPI FLASH， 通過(guò)這種方式，用戶需要寫(xiě)入FLASH芯片的控制指令進(jìn)行相應(yīng)操作。

R_QSPI_DirectWrite 的函數(shù)原型如下：

fsp_err_t R_QSPI_DirectWrite (spi_flash_ctrl_t  * p_ctrl,uint8_t const * const p_src,uint32_t const  bytes,bool const  read_after_write)

發(fā)送一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)，p_src需要發(fā)送的數(shù)組，bytes字節(jié)的長(zhǎng)度，read_after_write是否發(fā)送數(shù)據(jù)的截止信號(hào)（意思是將QSSL拉高代表數(shù)據(jù)的截止），一般我們需要和R_QSPI_DirectRead進(jìn)行組合發(fā)送數(shù)據(jù)。 在這個(gè)函數(shù)之后我們需要增加一定時(shí)間的延時(shí)，或者是通過(guò)中斷來(lái)進(jìn)行判斷寫(xiě)入數(shù)據(jù)是否成功。

R_QSPI_DirectRead 的函數(shù)原型如下：

fsp_err_t R_QSPI_DirectRead (spi_flash_ctrl_t * p_ctrl, uint8_t * const p_dest, uint32_t const bytes)

接收一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)，p_dest需要接收到的數(shù)組，bytes需要接收數(shù)組的長(zhǎng)度（字節(jié)）。在執(zhí)行讀取的函數(shù)命令之后我們需要增加一定時(shí)間的延時(shí)，或者是通過(guò)中斷來(lái)進(jìn)行判斷讀取數(shù)據(jù)是否成功。

在此之后，我們將使用R_QSPI_DirectWrite和R_QSPI_DirectRead的組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們想要的一些功能。

23.3.2.4.讀取FLASH芯片ID

根據(jù)“JEDEC”指令的時(shí)序，我們把讀取FLASH ID的過(guò)程編寫(xiě)成一個(gè)函數(shù)，見(jiàn)下

代碼清單 讀取FLASH芯片ID

/**
* @brief  讀取FLASH ID
* @param  無(wú)
* @retval FLASH ID
*/
uint32_t QSPI_Flash_ReadID(void)
{
   unsigned char data[6] = {};
   uint32_t back;
   data[0] = JedecDeviceID;

   R_QSPI_DirectWrite(&g_qspi0_flash_ctrl, &data[0], 1, true);     //false: close the spi  true: go go go
   R_QSPI_DirectRead(&g_qspi0_flash_ctrl, &data[0], 3);

   /*把數(shù)據(jù)組合起來(lái)，作為函數(shù)的返回值*/
   back = (data[0] << 16) | (data[1] << 8) | (data[2]);

   return back;
}

這段代碼利用FSP里的R_QSPI_DirectWrite函數(shù)發(fā)送JedecDeviceID指令，然后通過(guò)R_QSPI_DirectRead函數(shù)讀取三個(gè)字節(jié)的函數(shù)，最后把讀取到的這3個(gè)數(shù)據(jù)合并到一個(gè)變量（back）中，然后作為函數(shù)返回值，把該返回值與我們預(yù)先定義的ID進(jìn)行對(duì)比，即可知道FLASH芯片是否正常。

23.3.2.5.FLASH寫(xiě)使能

在向FLASH芯片存儲(chǔ)矩陣寫(xiě)入數(shù)據(jù)前，首先要使能寫(xiě)操作，通過(guò)“Write Enable”命令即可寫(xiě)使能，見(jiàn)下。

代碼清單 寫(xiě)使能命令

/**
* @brief  向FLASH發(fā)送 寫(xiě)使能 命令
* @param  none
* @retval none
*/
void QSPI_Flash_WriteEnable(void)
{
   unsigned char data[6] = {};
   data[0] = WriteEnable;
   R_QSPI_DirectWrite(&g_qspi0_flash_ctrl, &data[0], 1, false);
}

23.3.2.6.讀取當(dāng)前FLASH狀態(tài)

與EEPROM一樣，由于FLASH芯片向內(nèi)部存儲(chǔ)矩陣寫(xiě)入數(shù)據(jù)需要消耗一定的時(shí)間，并不是在總線通訊結(jié)束的一瞬間完成的， 所以在寫(xiě)操作后需要確認(rèn)FLASH芯片“空閑”時(shí)才能進(jìn)行再次寫(xiě)入。為了表示自己的工作狀態(tài)， FLASH芯片定義了一個(gè)狀態(tài)寄存器，如下圖所示。

我們只關(guān)注這個(gè)狀態(tài)寄存器的第0位“BUSY”，當(dāng)這個(gè)位為“1”時(shí)，表明FLASH芯片處于忙碌狀態(tài)，它可能正在對(duì)內(nèi)部的存儲(chǔ)矩陣進(jìn)行“擦除”或“數(shù)據(jù)寫(xiě)入”的操作。

利用指令表中的“Read Status Register”指令可以獲取FLASH芯片狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，其時(shí)序見(jiàn)下圖。

只要向FLASH芯片發(fā)送了讀狀態(tài)寄存器的指令，F(xiàn)LASH芯片就會(huì)持續(xù)向主機(jī)返回最新的狀態(tài)寄存器內(nèi)容， 直到收到SPI通訊的停止信號(hào)。據(jù)此我們編寫(xiě)了具有等待FLASH芯片寫(xiě)入結(jié)束功能的函數(shù)，見(jiàn)下。

代碼清單 通過(guò)讀狀態(tài)寄存器等待FLASH芯片空閑

/**
* @brief  等待WIP(BUSY)標(biāo)志被置0，即等待FLASH內(nèi)部數(shù)據(jù)寫(xiě)入完畢
* @param  無(wú)
*/
fsp_err_t QSPI_Flash_WaitForWriteEnd(void)
{
   spi_flash_status_t status = {.write_in_progress = true};
   int32_t time_out          = (INT32_MAX);
   fsp_err_t err             = FSP_SUCCESS;

   do
   {
      /* Get status from QSPI flash device */
      err = R_QSPI_StatusGet(&g_qspi0_flash_ctrl, &status);
      if (FSP_SUCCESS != err)
      {
            printf("R_QSPI_StatusGet Failed\r\n");
            return err;
      }

      /* Decrement time out to avoid infinite loop in case of consistent failure */
      --time_out;

      if (RESET_VALUE >= time_out)
      {
            printf("\r\n ** Timeout : No result from QSPI flash status register ** \r\n");
            return FSP_ERR_TIMEOUT;
      }

   }
   while (false != status.write_in_progress);

   return err;
}

這段代碼發(fā)送R_QSPI_StatusGet函數(shù)獲取當(dāng)前的芯片是否在寫(xiě)入狀態(tài)，并在while循環(huán)里持續(xù)獲取寄存器的內(nèi)容并檢驗(yàn)它的標(biāo)志位，一直等待到該標(biāo)志表示寫(xiě)入結(jié)束時(shí)才退出本函數(shù)，以便繼續(xù)后面與FLASH芯片的數(shù)據(jù)通訊。

23.3.2.7.FLASH扇區(qū)擦除

由于FLASH存儲(chǔ)器的特性決定了它只能把原來(lái)為“1”的數(shù)據(jù)位改寫(xiě)成“0”，而原來(lái)為“0”的數(shù)據(jù)位不能直接改寫(xiě)為“1”。所以這里涉及到數(shù)據(jù)“擦除”的概念，在寫(xiě)入前，必須要對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)矩陣進(jìn)行擦除操作，把矩陣中的數(shù)據(jù)位擦除為“1”，在數(shù)據(jù)寫(xiě)入的時(shí)候，如果要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)“1”，那就不修改存儲(chǔ)矩陣 ，在要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)“0”時(shí)，才更改該位。

通常，對(duì)存儲(chǔ)矩陣擦除的基本操作單位都是多個(gè)字節(jié)進(jìn)行，如本例子中的FLASH芯片支持“扇區(qū)擦除”、“塊擦除”以及“整片擦除”，見(jiàn)下表。

本實(shí)驗(yàn)FLASH芯片的擦除單位

FLASH芯片的最小擦除單位為扇區(qū)(Sector)，而一個(gè)塊(Block)包含16個(gè)扇區(qū)，其內(nèi)部存儲(chǔ)矩陣分布見(jiàn)下圖。

使用扇區(qū)擦除指令“Sector Erase”可控制FLASH芯片開(kāi)始擦寫(xiě)，其指令時(shí)序見(jiàn)下圖。

扇區(qū)擦除指令的第一個(gè)字節(jié)為指令編碼，緊接著發(fā)送的3個(gè)字節(jié)用于表示要擦除的存儲(chǔ)矩陣地址。 要注意的是在扇區(qū)擦除指令前，還需要先發(fā)送“寫(xiě)使能”指令，發(fā)送扇區(qū)擦除指令后， 通過(guò)讀取寄存器狀態(tài)等待扇區(qū)擦除操作完畢，代碼實(shí)現(xiàn)見(jiàn)下。

代碼清單 擦除扇區(qū)

/**
* @brief  擦除FLASH扇區(qū)
* @param  SectorAddr：要擦除的扇區(qū)地址
* @retval 無(wú)
*/
void QSPI_Flash_SectorErase(uint32_t adress)
{
   unsigned char data[6] = {};

   data[0] = 0x06;     //write_enable_command
   data[1] = 0x20;     //erase_command
   data[2] = (uint8_t)(adress >> 16);
   data[3] = (uint8_t)(adress >> 8);
   data[4] = (uint8_t)(adress);
   R_QSPI->SFMCMD = 1U;
   R_QSPI->SFMCOM = data[0];
   R_QSPI_DirectWrite(&g_qspi0_flash_ctrl, &data[1], 4, false);

   QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();
}

這段代碼使用瑞薩FSP調(diào)用R_QSPI_DirectWrite()發(fā)送四個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)， 先發(fā)送寫(xiě)使能0x06，之后通過(guò)R_QSPI_DirectWrite()發(fā)送扇區(qū)的刪除命令0x02，以及三個(gè)字節(jié)的地址。調(diào)用扇區(qū)擦除指令時(shí)注意輸入的地址要對(duì)齊到4KB。

23.3.2.8.FLASH的頁(yè)寫(xiě)入

目標(biāo)扇區(qū)被擦除完畢后，就可以向它寫(xiě)入數(shù)據(jù)了。與EEPROM類似，F(xiàn)LASH芯片也有頁(yè)寫(xiě)入命令， 使用頁(yè)寫(xiě)入命令最多可以一次向FLASH傳輸256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，我們把這個(gè)單位為頁(yè)大小。 FLASH頁(yè)寫(xiě)入的時(shí)序見(jiàn)下圖。

從時(shí)序圖可知，第1個(gè)字節(jié)為“頁(yè)寫(xiě)入指令”編碼，2-4字節(jié)為要寫(xiě)入的“地址Address”，接著的是要寫(xiě)入的內(nèi)容，最多可以發(fā)送256字節(jié)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)從“地址Address”開(kāi)始，按順序?qū)懭氲紽LASH的存儲(chǔ)矩陣。若發(fā)送的數(shù)據(jù)超出256個(gè)，則會(huì)覆蓋前面發(fā)送的數(shù)據(jù)。

與擦除指令不一樣，頁(yè)寫(xiě)入指令的地址并不要求按256字節(jié)對(duì)齊，只要確認(rèn)目標(biāo)存儲(chǔ)單元是擦除狀態(tài)即可(即被擦除后沒(méi)有被寫(xiě)入過(guò))。所以，若對(duì)“地址x”執(zhí)行頁(yè)寫(xiě)入指令后，發(fā)送了200個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后終止通訊，下一次再執(zhí)行頁(yè)寫(xiě)入指令，從“地址(x+200)”開(kāi)始寫(xiě)入200個(gè)字節(jié)也是沒(méi)有問(wèn)題的(小于256均可)。 只是在實(shí)際應(yīng)用中由于基本擦除單元是4KB，一般都以扇區(qū)為單位進(jìn)行讀寫(xiě)，想深入了解，可學(xué)習(xí)我們的“FLASH文件系統(tǒng)”相關(guān)的例子。

把頁(yè)寫(xiě)入時(shí)序封裝成函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)見(jiàn)下。

代碼清單 FLASH的頁(yè)寫(xiě)入

/**
* @brief  對(duì)FLASH按頁(yè)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，調(diào)用本函數(shù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)前需要先擦除扇區(qū)
* @param  pBuffer，要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指針
* @param  WriteAddr，寫(xiě)入地址
* @param  NumByteToWrite，寫(xiě)入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，必須小于等于頁(yè)大小
* @retval 無(wú)
*/
void QSPI_Flash_PageWrite(uint8_t *pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
   R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
   QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();
}


static void qspi_d0_byte_write_standard(uint8_t byte)
{
   R_QSPI->SFMCOM = byte;
}

/**
* @brief  讀取flash數(shù)據(jù)
* @param  p_ctrl
* @param  p_src     需要傳回的數(shù)據(jù)
* @param  p_dest    數(shù)據(jù)地址
* @param  byte_count    數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
*/
fsp_err_t R_QSPI_Read(spi_flash_ctrl_t     *p_ctrl,
                     uint8_t              *p_src,
                     uint8_t *const       p_dest,
                     uint32_t              byte_count)
{
   qspi_instance_ctrl_t *p_instance_ctrl = (qspi_instance_ctrl_t *) p_ctrl;


   uint32_t chip_address = (uint32_t) p_dest - (uint32_t) QSPI_DEVICE_START_ADDRESS + R_QSPI->SFMCNT1;

   bool restore_spi_mode = false;
   void (* write_command)(uint8_t byte) = qspi_d0_byte_write_standard;
   void (* write_address)(uint8_t byte) = qspi_d0_byte_write_standard;

#if QSPI_CFG_SUPPORT_EXTENDED_SPI_MULTI_LINE_PROGRAM

   /* If the peripheral is in extended SPI mode, and the configuration provided in the BSP allows for programming on
   * multiple data lines, and a unique command is provided for the required mode, update the SPI protocol to send
   * data on multiple lines. */
   if ((SPI_FLASH_DATA_LINES_1 != p_instance_ctrl->data_lines) &&
            (SPI_FLASH_PROTOCOL_EXTENDED_SPI == R_QSPI->SFMSPC_b.SFMSPI))
   {
      R_QSPI->SFMSPC_b.SFMSPI = p_instance_ctrl->data_lines;

      restore_spi_mode = true;

      /* Write command in extended SPI mode on one line. */
      write_command = gp_qspi_prv_byte_write[p_instance_ctrl->data_lines];

      if (SPI_FLASH_DATA_LINES_1 == p_instance_ctrl->p_cfg->page_program_address_lines)
      {
            /* Write address in extended SPI mode on one line. */
            write_address = gp_qspi_prv_byte_write[p_instance_ctrl->data_lines];
      }
   }
#endif

   /* Enter Direct Communication mode */
   R_QSPI->SFMCMD = 1;

   /* Send command to enable writing */
   write_command(0x03);

   /* Write the address. */
   if ((p_instance_ctrl->p_cfg->address_bytes & R_QSPI_SFMSAC_SFMAS_Msk) == SPI_FLASH_ADDRESS_BYTES_4)
   {
      /* Send the most significant byte of the address */
      write_address((uint8_t)(chip_address >> 24));
   }

   /* Send the remaining bytes of the address */
   write_address((uint8_t)(chip_address >> 16));
   write_address((uint8_t)(chip_address >> 8));
   write_address((uint8_t)(chip_address));

   /* Write the data. */
   uint32_t index = 0;
   while (index < byte_count)
   {
      /* Read the device memory into the passed in buffer */
      *(p_src + index) = (uint8_t) R_QSPI->SFMCOM;
      index++;
   }

   /* Close the SPI bus cycle. Reference section 39.10.3 "Generating the SPI Bus Cycle during Direct Communication"
   * in the RA6M3 manual R01UH0886EJ0100. */
   R_QSPI->SFMCMD = 1;


   /* Return to ROM access mode */
   R_QSPI->SFMCMD = 0;

   return FSP_SUCCESS;
}

這段代碼使用瑞薩FSP調(diào)用R_QSPI_Write()函數(shù)進(jìn)行進(jìn)行頁(yè)寫(xiě)入， 先發(fā)送“寫(xiě)使能”命令，接著才開(kāi)始頁(yè)寫(xiě)入時(shí)序，然后發(fā)送指令編碼、地址， 再把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送出去，發(fā)送完后結(jié)束通訊，通過(guò)get_flash_status()函數(shù)來(lái) 檢查FLASH狀態(tài)寄存器， 等待FLASH內(nèi)部寫(xiě)入結(jié)束。

23.3.2.9.不定量數(shù)據(jù)寫(xiě)入

應(yīng)用的時(shí)候我們常常要寫(xiě)入不定量的數(shù)據(jù)，直接調(diào)用“頁(yè)寫(xiě)入”函數(shù)并不是特別方便，所以我們?cè)谒幕A(chǔ)上編寫(xiě)了“不定量數(shù)據(jù)寫(xiě)入”的函數(shù)， 基實(shí)現(xiàn)見(jiàn)下。

代碼清單 不定量數(shù)據(jù)寫(xiě)入

/**
* @brief  對(duì)FLASH寫(xiě)入數(shù)據(jù)，調(diào)用本函數(shù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)前需要先擦除扇區(qū)
* @param  pBuffer，要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指針
* @param  WriteAddr，寫(xiě)入地址
* @param  NumByteToWrite，寫(xiě)入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
* @retval 無(wú)
*/
void QSPI_Flash_BufferWrite(uint8_t *pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
   uint8_t NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0, temp = 0;

   /*mod運(yùn)算求余，若writeAddr是SPI_FLASH_PageSize整數(shù)倍，運(yùn)算結(jié)果Addr值為0*/
   Addr = WriteAddr % SPI_FLASH_PageSize;

   /*差count個(gè)數(shù)據(jù)值，剛好可以對(duì)齊到頁(yè)地址*/
   count = SPI_FLASH_PageSize - Addr;
   /*計(jì)算出要寫(xiě)多少整數(shù)頁(yè)*/
   NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
   /*mod運(yùn)算求余，計(jì)算出剩余不滿一頁(yè)的字節(jié)數(shù)*/
   NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;

   /* Addr=0,則WriteAddr 剛好按頁(yè)對(duì)齊 aligned  */
   if (Addr == 0)
   {
      /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
      if (NumOfPage == 0)
      {
            R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
            QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

      }
      else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
      {
            /*先把整數(shù)頁(yè)都寫(xiě)了*/
            while (NumOfPage--)
            {
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

               WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
               pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            /*若有多余的不滿一頁(yè)的數(shù)據(jù)，把它寫(xiě)完*/
            R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
            QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

      }
   }
   /* 若地址與 SPI_FLASH_PageSize 不對(duì)齊  */
   else
   {
      /* NumByteToWrite < SPI_FLASH_PageSize */
      if (NumOfPage == 0)
      {
            /*當(dāng)前頁(yè)剩余的count個(gè)位置比NumOfSingle小，一頁(yè)寫(xiě)不完*/
            if (NumOfSingle > count)
            {
               temp = NumOfSingle - count;
               /*先寫(xiě)滿當(dāng)前頁(yè)*/
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, count);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();


               WriteAddr +=  count;
               pBuffer += count;
               /*再寫(xiě)剩余的數(shù)據(jù)*/
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, temp);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

            }
            else /*當(dāng)前頁(yè)剩余的count個(gè)位置能寫(xiě)完NumOfSingle個(gè)數(shù)據(jù)*/
            {
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

            }
      }
      else /* NumByteToWrite > SPI_FLASH_PageSize */
      {
            /*地址不對(duì)齊多出的count分開(kāi)處理，不加入這個(gè)運(yùn)算*/
            NumByteToWrite -= count;
            NumOfPage =  NumByteToWrite / SPI_FLASH_PageSize;
            NumOfSingle = NumByteToWrite % SPI_FLASH_PageSize;

            /* 先寫(xiě)完count個(gè)數(shù)據(jù)，為的是讓下一次要寫(xiě)的地址對(duì)齊 */
            R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, count);
            QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

            /* 接下來(lái)就重復(fù)地址對(duì)齊的情況 */
            WriteAddr +=  count;
            pBuffer += count;
            /*把整數(shù)頁(yè)都寫(xiě)了*/
            while (NumOfPage--)
            {
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, SPI_FLASH_PageSize);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

               WriteAddr +=  SPI_FLASH_PageSize;
               pBuffer += SPI_FLASH_PageSize;
            }
            /*若有多余的不滿一頁(yè)的數(shù)據(jù)，把它寫(xiě)完*/
            if (NumOfSingle != 0)
            {
               R_QSPI_Write(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
               QSPI_Flash_WaitForWriteEnd();

            }
      }
   }
}

這段代碼與EEPROM章節(jié)中的“快速寫(xiě)入多字節(jié)”函數(shù)原理是一樣的，運(yùn)算過(guò)程在此不再贅述。區(qū)別是頁(yè)的大小以及實(shí)際數(shù)據(jù)寫(xiě)入的時(shí)候，使用的是針對(duì)FLASH芯片的頁(yè)寫(xiě)入函數(shù)，且在實(shí)際調(diào)用這個(gè)“不定量數(shù)據(jù)寫(xiě)入”函數(shù)時(shí)，還要注意確保目標(biāo)扇區(qū)處于擦除狀態(tài)。

23.3.2.10.從FLASH讀取數(shù)據(jù)

相對(duì)于寫(xiě)入，F(xiàn)LASH芯片的數(shù)據(jù)讀取要簡(jiǎn)單得多，使用讀取指令“Read Data”即可，其指令時(shí)序見(jiàn)下圖。

發(fā)送了指令編碼及要讀的起始地址后，F(xiàn)LASH芯片就會(huì)按地址遞增的方式返回存儲(chǔ)矩陣的內(nèi)容，讀取的數(shù)據(jù)量沒(méi)有限制， 只要沒(méi)有停止通訊，F(xiàn)LASH芯片就會(huì)一直返回?cái)?shù)據(jù)。代碼實(shí)現(xiàn)見(jiàn)下。

代碼清單 從FLASH讀取數(shù)據(jù)

/**
* @brief  讀取FLASH數(shù)據(jù)，減少ctrl這個(gè)標(biāo)志
* @param  pBuffer，存儲(chǔ)讀出數(shù)據(jù)的指針
* @param  ReadAddr，讀取地址
* @param  NumByteToRead，讀取數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
* @retval 無(wú)
*/
void QSPI_Flash_BufferRead(uint8_t *pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead)
{
   R_QSPI_Read(&g_qspi0_flash_ctrl, pBuffer, ReadAddr, NumByteToRead);
}

/**
* @brief  讀取flash數(shù)據(jù)
* @param  p_ctrl
* @param  p_src     需要傳回的數(shù)據(jù)
* @param  p_dest    數(shù)據(jù)地址
* @param  byte_count    數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
*/
fsp_err_t R_QSPI_Read(spi_flash_ctrl_t     *p_ctrl,
                     uint8_t              *p_src,
                     uint8_t *const       p_dest,
                     uint32_t              byte_count)
{
   qspi_instance_ctrl_t *p_instance_ctrl = (qspi_instance_ctrl_t *) p_ctrl;


   uint32_t chip_address = (uint32_t) p_dest - (uint32_t) QSPI_DEVICE_START_ADDRESS + R_QSPI->SFMCNT1;

   bool restore_spi_mode = false;
   void (* write_command)(uint8_t byte) = qspi_d0_byte_write_standard;
   void (* write_address)(uint8_t byte) = qspi_d0_byte_write_standard;

#if QSPI_CFG_SUPPORT_EXTENDED_SPI_MULTI_LINE_PROGRAM

   /* If the peripheral is in extended SPI mode, and the configuration provided in the BSP allows for programming on
   * multiple data lines, and a unique command is provided for the required mode, update the SPI protocol to send
   * data on multiple lines. */
   if ((SPI_FLASH_DATA_LINES_1 != p_instance_ctrl->data_lines) &&
            (SPI_FLASH_PROTOCOL_EXTENDED_SPI == R_QSPI->SFMSPC_b.SFMSPI))
   {
      R_QSPI->SFMSPC_b.SFMSPI = p_instance_ctrl->data_lines;

      restore_spi_mode = true;

      /* Write command in extended SPI mode on one line. */
      write_command = gp_qspi_prv_byte_write[p_instance_ctrl->data_lines];

      if (SPI_FLASH_DATA_LINES_1 == p_instance_ctrl->p_cfg->page_program_address_lines)
      {
            /* Write address in extended SPI mode on one line. */
            write_address = gp_qspi_prv_byte_write[p_instance_ctrl->data_lines];
      }
   }
#endif

   /* Enter Direct Communication mode */
   R_QSPI->SFMCMD = 1;

   /* Send command to enable writing */
   write_command(0x03);

   /* Write the address. */
   if ((p_instance_ctrl->p_cfg->address_bytes & R_QSPI_SFMSAC_SFMAS_Msk) == SPI_FLASH_ADDRESS_BYTES_4)
   {
      /* Send the most significant byte of the address */
      write_address((uint8_t)(chip_address >> 24));
   }

   /* Send the remaining bytes of the address */
   write_address((uint8_t)(chip_address >> 16));
   write_address((uint8_t)(chip_address >> 8));
   write_address((uint8_t)(chip_address));

   /* Write the data. */
   uint32_t index = 0;
   while (index < byte_count)
   {
      /* Read the device memory into the passed in buffer */
      *(p_src + index) = (uint8_t) R_QSPI->SFMCOM;
      index++;
   }

   /* Close the SPI bus cycle. Reference section 39.10.3 "Generating the SPI Bus Cycle during Direct Communication"
   * in the RA6M3 manual R01UH0886EJ0100. */
   R_QSPI->SFMCMD = 1;


   /* Return to ROM access mode */
   R_QSPI->SFMCMD = 0;

   return FSP_SUCCESS;
}

由于讀取的數(shù)據(jù)量沒(méi)有限制，所以發(fā)送讀命令后一直接收NumByteToRead個(gè)數(shù)據(jù)到結(jié)束即可。

23.3.2.11.hal_entry入口函數(shù)

最后我們來(lái)編寫(xiě) hal_entry 入口函數(shù)，進(jìn)行FLASH芯片讀寫(xiě)校驗(yàn)，代碼見(jiàn)下。

代碼清單 hal_entry 入口函數(shù)

/* 用戶頭文件包含 */
#include "led/bsp_led.h"
#include "debug_uart/bsp_debug_uart.h"
#include "qspi_flash/bsp_qspi_flash.h"


#define  FLASH_WriteAddress     0x00000
#define  FLASH_ReadAddress      FLASH_WriteAddress
#define  FLASH_SectorToErase    FLASH_WriteAddress

/* 發(fā)送緩沖區(qū)初始化 */
uint8_t Tx_Buffer[] = "感謝您選用野火啟明瑞薩RA開(kāi)發(fā)板";
uint8_t Rx_Buffer[sizeof(Tx_Buffer)];


/*
* 函數(shù)名：Buffercmp
* 描述  ：比較兩個(gè)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是否相等
* 輸入  ：pBuffer1     src緩沖區(qū)指針
*         pBuffer2     dst緩沖區(qū)指針
*         BufferLength 緩沖區(qū)長(zhǎng)度
* 輸出  ：無(wú)
* 返回  ：0 pBuffer1 等于   pBuffer2
*         1 pBuffer1 不等于 pBuffer2
*/
int Buffercmp(uint8_t *pBuffer1, uint8_t *pBuffer2, uint16_t BufferLength)
{
   while (BufferLength--)
   {
      if (*pBuffer1 != *pBuffer2)
      {
            return 1;
      }

      pBuffer1++;
      pBuffer2++;
   }
   return 0;
}


void hal_entry(void)
{
   /* TODO: add your own code here */
   uint32_t FlashID = 0;
   uint32_t FlashDeviceID = 0;

   LED_Init();         // LED 初始化
   Debug_UART4_Init(); // SCI4 UART 調(diào)試串口初始化
   QSPI_Flash_Init();  // 串行FLASH初始化

   printf("這是一個(gè)串行FLASH的讀寫(xiě)例程\r\n");
   printf("打開(kāi)串口助手查看打印的信息\r\n\r\n");


   /* 獲取 SPI g_qspi0_flash ID */
   FlashID = QSPI_Flash_ReadID();
   FlashDeviceID = QSPI_Flash_ReadDeviceID();

   if ((FlashID == FLASH_ID_W25Q32JV) || (FlashID == FLASH_ID_AT25SF321B))
   {
      if(FlashID == FLASH_ID_W25Q32JV)
      {
            printf("檢測(cè)到串行FLASH：W25Q32 !\r\n");
      }
      else
      {
            printf("檢測(cè)到串行FLASH：AT25SF32 !\r\n");
      }
      printf("FlashID is 0x%X, Manufacturer Device ID is 0x%X.\r\n", FlashID, FlashDeviceID);


      /* 擦除將要寫(xiě)入的 SPI FLASH 扇區(qū)，F(xiàn)LASH寫(xiě)入前要先擦除 */
      // 這里擦除4K，即一個(gè)扇區(qū)，擦除的最小單位是扇區(qū)
      QSPI_Flash_SectorErase(FLASH_SectorToErase);

      /* 將發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫(xiě)到flash中 */
      // 這里寫(xiě)一頁(yè)，一頁(yè)的大小為256個(gè)字節(jié)
      QSPI_Flash_BufferWrite(Tx_Buffer, FLASH_WriteAddress, sizeof(Tx_Buffer));
      printf("寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為：%s \r\n", Tx_Buffer);

      /* 將剛剛寫(xiě)入的數(shù)據(jù)讀出來(lái)放到接收緩沖區(qū)中 */
      QSPI_Flash_BufferRead(Rx_Buffer, FLASH_ReadAddress, sizeof(Tx_Buffer));
      printf("讀出的數(shù)據(jù)為：%s \r\n", Rx_Buffer);

      if (Buffercmp(Tx_Buffer, Rx_Buffer, sizeof(Tx_Buffer)) == 0)
      {
            printf("\r\n32Mbit串行Flash測(cè)試成功!\r\n");
            LED3_ON;
      }
      else
      {
            printf("\r\n32Mbit串行Flash測(cè)試失敗!\r\n");
            LED1_ON;
      }


      printf("\r\n測(cè)試存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)示例\r\n");
      /* 存儲(chǔ)小數(shù)和整數(shù)的數(shù)組，各7個(gè) */
      long double double_buffer[7] = {0};
      int int_buffer[7] = {0};

      /*生成要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)*/
      for (uint8_t k = 0; k < 7; k++)
      {
            double_buffer[k] = k + 0.1;
            int_buffer[k] = k * 500 + 1 ;
      }
      printf("向芯片寫(xiě)入數(shù)據(jù)：");
      /*打印到串口*/
      printf("\r\n小數(shù) tx = ");
      for (uint8_t k = 0; k < 7; k++)
      {
            printf("%LF, ", double_buffer[k]);
      }
      printf("\r\n整數(shù) tx = ");
      for (uint8_t k = 0; k < 7; k++)
      {
            printf("%d, ", int_buffer[k]);
      }

      /* 前面已擦除整個(gè)扇區(qū)和寫(xiě)入第0頁(yè)，現(xiàn)繼續(xù)寫(xiě)入第1頁(yè)和第2頁(yè) */
      /*寫(xiě)入小數(shù)數(shù)據(jù)到第一頁(yè)*/
      QSPI_Flash_BufferWrite((void *)double_buffer, SPI_FLASH_PageSize * 1, sizeof(double_buffer));
      /*寫(xiě)入整數(shù)數(shù)據(jù)到第二頁(yè)*/
      QSPI_Flash_BufferWrite((void *)int_buffer, SPI_FLASH_PageSize * 2, sizeof(int_buffer));

      /*讀取小數(shù)數(shù)據(jù)*/
      QSPI_Flash_BufferRead((void *)double_buffer, SPI_FLASH_PageSize * 1, sizeof(double_buffer));
      /*讀取整數(shù)數(shù)據(jù)*/
      QSPI_Flash_BufferRead((void *)int_buffer, SPI_FLASH_PageSize * 2, sizeof(int_buffer));


      printf("\r\n\r\n從芯片讀到數(shù)據(jù)：");
      printf("\r\n小數(shù) rx = ");
      for (uint8_t k = 0; k < 7; k++)
      {
            printf("%LF, ", double_buffer[k]);
      }
      printf("\r\n整數(shù) rx = ");
      for (uint8_t k = 0; k < 7; k++)
      {
            printf("%d, ", int_buffer[k]);
      }
   }
   else
   {
      printf("\tFLASH_ID 錯(cuò)誤：0x%X", FlashID);
      LED1_ON;
   }


   while(1);


#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
   /* Enter non-secure code */
   R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

23.3.3.下載驗(yàn)證

用USB線連接開(kāi)發(fā)板“USB TO UART”接口跟電腦，在電腦端打開(kāi)串口調(diào)試助手，把編譯好的程序下載到開(kāi)發(fā)板。在串口調(diào)試助手可看到FLASH測(cè)試的調(diào)試信息。