Zynq 7000系列下读写Quad SPI及FLASH唯一的ID

QSPI是Quad SPI的简写，表示4线spi，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛，本文主要演示zynq 7000下对QSPI 的读写操作，以及读取8字节唯一ID, 可以用于简单加密。

本文分为5部分:

硬件设计
软件设计
测试验证
总结
扩展

本文的前提条件是读者会helloworld 实验，也就是会zynq 7000的SDK开发过程，如果不会，那先去看我的zynq 7000下的helloworld 实验，或者开发板提供的helloworld 实验教程。

我实验平台是黑金的核心板AC7010, 其板上的QSPI芯片是W25Q256FV

1 硬件设计

硬件设计基本和helloworld 一样，不同的是要选择QSPI, 否则怎么做实验呢。还有工程名字取为qspi。

在zynq配置的peripheral I/O Pins里选择Quad SPI Flash, 如图：

在zynq配置的MIO configuration里选择Quad SPI Flash的每个脚为 fast, 如图：

除此以外，都和hello world 实验的硬件设计一样。

2：软件设计

在SDK里新建工程，取名为qspi_t ，在Next 里可以选择hello world 或者empty project。

下载我提供的xqspips_flash_polled_example.c 文件，放入.src ,就是hellowrld.c 的地方，删除helloworld.c 。

为什么取这样一个名字呢？

这是Xilinx提供的样例程序，你可以在你的xilinx 目录下搜索到这个文件。我提供的程序是在其上修改得到的。

FlashWrite,FlashRead,FlashErase,FlashReadID都是样例程序里包含的。

我做的工作只是修改了main函数，还有仿照FlashReadID, 编写了一个FlashReadUID函数。

FlashWrite, 写Flash, 其参数是QSPI驱动指针， FLash写的起始地址，写入字节数，写命令：

 1void FlashWrite(XQspiPs *QspiPtr, u32 Address, u32 ByteCount, u8 Command)  2{  3 u8 WriteEnableCmd = { WRITE_ENABLE_CMD };  4 u8 ReadStatusCmd[] = { READ_STATUS_CMD, 0 }; /* must send 2 bytes */  5 u8 FlashStatus[2];  6  7 /*  8 * Send the write enable command to the FLASH so that it can be  9 * written to, this needs to be sent as a seperate transfer before 10 * the write 11 */ 12 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, &WriteEnableCmd, NULL, 13 sizeof(WriteEnableCmd)); 14 15 16 /* 17 * Setup the write command with the specified address and data for the 18 * FLASH 19 */ 20 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = Command; 21 WriteBuffer[ADDRESS_1_OFFSET] = (u8)((Address & 0xFF0000) >> 16); 22 WriteBuffer[ADDRESS_2_OFFSET] = (u8)((Address & 0xFF00) >> 8); 23 WriteBuffer[ADDRESS_3_OFFSET] = (u8)(Address & 0xFF); 24 25 /* 26 * Send the write command, address, and data to the FLASH to be 27 * written, no receive buffer is specified since there is nothing to 28 * receive 29 */ 30 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, WriteBuffer, NULL, 31 ByteCount + OVERHEAD_SIZE); 32 33 /* 34 * Wait for the write command to the FLASH to be completed, it takes 35 * some time for the data to be written 36 */ 37 while (1) { 38 /* 39 * Poll the status register of the FLASH to determine when it 40 * completes, by sending a read status command and receiving the 41 * status byte 42 */ 43 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, ReadStatusCmd, FlashStatus, 44 sizeof(ReadStatusCmd)); 45 46 /* 47 * If the status indicates the write is done, then stop waiting, 48 * if a value of 0xFF in the status byte is read from the 49 * device and this loop never exits, the device slave select is 50 * possibly incorrect such that the device status is not being 51 * read 52 */ 53 if ((FlashStatus[1] & 0x01) == 0) { 54 break; 55 } 56 } 57}

FlashRead, 读Flash, 其参数是QSPI驱动指针， FLash读的起始地址，读取字节数，读命令

 1void FlashRead(XQspiPs *QspiPtr, u32 Address, u32 ByteCount, u8 Command)  2{  3 /*  4 * Setup the write command with the specified address and data for the  5 * FLASH  6 */  7 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = Command;  8 WriteBuffer[ADDRESS_1_OFFSET] = (u8)((Address & 0xFF0000) >> 16);  9 WriteBuffer[ADDRESS_2_OFFSET] = (u8)((Address & 0xFF00) >> 8); 10 WriteBuffer[ADDRESS_3_OFFSET] = (u8)(Address & 0xFF); 11 12 if ((Command == FAST_READ_CMD) || (Command == DUAL_READ_CMD) || 13 (Command == QUAD_READ_CMD)) { 14 ByteCount += DUMMY_SIZE; 15 } 16 /* 17 * Send the read command to the FLASH to read the specified number 18 * of bytes from the FLASH, send the read command and address and 19 * receive the specified number of bytes of data in the data buffer 20 */ 21 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, WriteBuffer, ReadBuffer, 22 ByteCount + OVERHEAD_SIZE); 23}

FlashErase, 擦出Flash, 其参数是QSPI驱动指针， FLash擦除起始地址，擦除字节数。

 1void FlashErase(XQspiPs *QspiPtr, u32 Address, u32 ByteCount)  2{  3 u8 WriteEnableCmd = { WRITE_ENABLE_CMD };  4 u8 ReadStatusCmd[] = { READ_STATUS_CMD, 0 }; /* must send 2 bytes */  5 u8 FlashStatus[2];  6 int Sector;  7  8 /*  9 * If erase size is same as the total size of the flash, use bulk erase  10 * command  11 */  12 if (ByteCount == (NUM_SECTORS * SECTOR_SIZE)) {  13 /*  14 * Send the write enable command to the FLASH so that it can be  15 * written to, this needs to be sent as a seperate transfer  16 * before the erase  17 */  18 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, &WriteEnableCmd, NULL,  19 sizeof(WriteEnableCmd));  20  21 /*  22 * Setup the bulk erase command  23 */  24 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = BULK_ERASE_CMD;  25  26 /*  27 * Send the bulk erase command; no receive buffer is specified  28 * since there is nothing to receive  29 */  30 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, WriteBuffer, NULL,  31 BULK_ERASE_SIZE);  32  33 /*  34 * Wait for the erase command to the FLASH to be completed  35 */  36 while (1) {  37 /*  38 * Poll the status register of the device to determine  39 * when it completes, by sending a read status command  40 * and receiving the status byte  41 */  42 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, ReadStatusCmd,  43 FlashStatus,  44 sizeof(ReadStatusCmd));  45  46 /*  47 * If the status indicates the write is done, then stop  48 * waiting; if a value of 0xFF in the status byte is  49 * read from the device and this loop never exits, the  50 * device slave select is possibly incorrect such that  51 * the device status is not being read  52 */  53 if ((FlashStatus[1] & 0x01) == 0) {  54 break;  55 }  56 }  57  58 return;  59 }  60  61 /*  62 * If the erase size is less than the total size of the flash, use  63 * sector erase command  64 */  65 for (Sector = 0; Sector < ((ByteCount / SECTOR_SIZE) + 1); Sector++) {  66 /*  67 * Send the write enable command to the SEEPOM so that it can be  68 * written to, this needs to be sent as a seperate transfer  69 * before the write  70 */  71 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, &WriteEnableCmd, NULL,  72 sizeof(WriteEnableCmd));  73  74 /*  75 * Setup the write command with the specified address and data  76 * for the FLASH  77 */  78 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = SEC_ERASE_CMD;  79 WriteBuffer[ADDRESS_1_OFFSET] = (u8)(Address >> 16);  80 WriteBuffer[ADDRESS_2_OFFSET] = (u8)(Address >> 8);  81 WriteBuffer[ADDRESS_3_OFFSET] = (u8)(Address & 0xFF);  82  83 /*  84 * Send the sector erase command and address; no receive buffer  85 * is specified since there is nothing to receive  86 */  87 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, WriteBuffer, NULL,  88 SEC_ERASE_SIZE);  89  90 /*  91 * Wait for the sector erse command to the FLASH to be completed  92 */  93 while (1) {  94 /*  95 * Poll the status register of the device to determine  96 * when it completes, by sending a read status command  97 * and receiving the status byte  98 */  99 XQspiPs_PolledTransfer(QspiPtr, ReadStatusCmd, 100 FlashStatus, 101 sizeof(ReadStatusCmd)); 102 103 /* 104 * If the status indicates the write is done, then stop 105 * waiting, if a value of 0xFF in the status byte is 106 * read from the device and this loop never exits, the 107 * device slave select is possibly incorrect such that 108 * the device status is not being read 109 */ 110 if ((FlashStatus[1] & 0x01) == 0) { 111 break; 112 } 113 } 114 115 Address += SECTOR_SIZE; 116 } 117}

写命令其实只有一个WRITE_CMD, 但读命令有4个选择：

READ_CMD
FAST_READ_CMD
DUAL_READ_CMD
QUAD_READ_CMD

FlashReadID就是读取JEDEC ID

 1int FlashReadID(void)  2{  3 int Status;  4  5 /*  6 * Read ID in Auto mode.  7 */  8 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = READ_ID;  9 WriteBuffer[ADDRESS_1_OFFSET] = 0x23; /* 3 dummy bytes */ 10 WriteBuffer[ADDRESS_2_OFFSET] = 0x08; 11 WriteBuffer[ADDRESS_3_OFFSET] = 0x09; 12 13 Status = XQspiPs_PolledTransfer(&QspiInstance, WriteBuffer, ReadBuffer, 14 RD_ID_SIZE); 15 if (Status != XST_SUCCESS) { 16 return XST_FAILURE; 17 } 18 19 xil_printf("Flash  JEDEC ID=0x%x 0x%x 0x%x\n\r", ReadBuffer[1], ReadBuffer[2], 20 ReadBuffer[3]); 21 22 return XST_SUCCESS; 23}

FlashReadUID是我仿照上面函数写的，我查看了W25Q256FV的手册，读取唯一ID的cmd 是0x4B，我不确定其他芯片是否一样，你需要自己查看。

 1int FlashReadUID(void)  2{  3 int Status;  4  5 /*  6 * Read ID in Auto mode.  7 */  8 WriteBuffer[COMMAND_OFFSET]   = 0x4B;  9 WriteBuffer[ADDRESS_1_OFFSET] = 0x23; /* 3 dummy bytes */ 10 WriteBuffer[ADDRESS_2_OFFSET] = 0x08; 11 WriteBuffer[ADDRESS_3_OFFSET] = 0x09; 12 13 Status = XQspiPs_PolledTransfer(&QspiInstance, WriteBuffer, ReadBuffer, 14 16); 15 if (Status != XST_SUCCESS) { 16 return XST_FAILURE; 17 } 18 19 xil_printf("Flash Unique ID=0x%x 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x\n\r",ReadBuffer[5], ReadBuffer[6], ReadBuffer[7], ReadBuffer[8], ReadBuffer[9], ReadBuffer[10], ReadBuffer[11], ReadBuffer[12]); 20 21 return XST_SUCCESS; 22}