大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是Flash工作频率与Dummy Cycle的联系。
上一篇文章 《从头开始认识i.MXRT启动头FDCB里的lookupTable》,痞子衡带大家从头梳理了下i.MXRT下启动头FDCB里lookupTable的设计与实现细节,在这个过程中也简单跟大家介绍了串行NOR Flash的工作模式(主要是Fast Read Quad I/O),今天痞子衡在FDCB设置范畴下跟大家再进一步地探讨Flash工作频率与Dummy Cycle设置问题。
今天我们以i.MXRT1170-EVK上的板载Flash为例,其具体型号为IS25WP128-JBLE,在Flash数据手册特性介绍里可以看到这颗Flash最高可以运行在133MHz频率下(SDR模式),并且其Dummy Cycle也是可选的,那么Dummy Cycle是不是可以任意配呢?答案既是也不是,痞子衡先卖个关子。

让我们再来回顾下这颗Flash的Fast Read Quad I/O时序图,从时序图里可以看到Dummy Cycle默认是6(包括Mode Bits时序一共6个SCK时钟周期),那么默认的6个Dummy Cycle是不是适用全部的Flash工作频率呢?咱们继续看Flash数据手册。
在数据手册里找到了下面这张表,Read Dummy Cycle与最大工作频率的联系,从表里可以看到当Flash工作在Fast Read Quad I/O模式时,默认的6个Dummy Cycle适用的最大工作频率是104MHz,即104MHz工作频率及以下均可以使用默认的6个Dummy Cycle。如果工作频率高于104MHz,Dummy Cycle应相应调大,比如133MHz工作频率需对应至少9个Dummy Cycle。
根据上面的分析,如果我们希望i.MXRT1170-EVK上这颗IS25WP128-JBLE启动后工作在133MHz,那么我们需要在FDCB里至少配置9个Dummy Cycle。因此下述FDCB启动头里 FLASH_DUMMY_CYCLES 宏应设为9, qspiflash_config.memConfig.serialClkFreq 应改为 kFlexSpiSerialClk_133MHz,这样的设置对于i.MXRT端是足够的,因为更改后FlexSPI外设确实可以输出133MHz的SCK,并且按9个Dummy Cycle的时序去读Flash。
但是把这样的FDCB启动头直接下载进Flash后发现i.MXRT无法从Flash正常启动,因为Flash端的Dummy Cycle还是默认的6个SCK周期,上面的FDCB仅仅是调整了FlexSPI输出,并不会同步调整Flash端,此时主从两端Dummy Cycle数不匹配,时序错乱了,传输数据发生了错位,应用程序当然无法启动。
所以Flash这边需要其他的方式设置好Dummy Cycle后,上述方式更改的FDCB启动头才能正常使用。
有一个现象需要特别说明一下,如果我们直接修改 qspiflash_config.memConfig.serialClkFreq 到 kFlexSpiSerialClk_133MHz, 但是 FLASH_DUMMY_CYCLES 依旧保持默认的6,这样的FDCB头下载进Flash也可以正常工作的,虽然有点违反Flash数据手册里的Dummy Cycle规范,但实测下来似乎是没问题的,那是不是意味着我们根本不需要动默认的Dummy Cycle?其实不是的,当我们使能Flash的 continuous read mode 的时候,Dummy Cycle不规范就会出问题,关于这点痞子衡会单独写一篇文章细聊。
那么Flash里的Dummy Cycle到底怎么改呢?这需要我们继续看Flash数据手册,IS25WP128-JBLE内部有个8bit的Read Register,其bit6-bit3是Dummy Cycles设置,可设范围是1-15,并且在寄存器类型里可以看到其有易失性和非易失性两种属性,也就是说我们既可以临时地改Dummy Cycle(掉电即恢复默认6),也可以永久地改Dummy Cycle(掉电仍保持上一次设置)。
在IS25WP128-JBLE的指令集表里,可以看到有专门写Read Register的指令,SRPNV指令是非易失性方式地写Read Register,SRPV指令是易失性方式去写Read Register。
分析到这里,问题就变成到底是使用一个额外的小工程(比如借助SDK里的flexspi example稍微更改下代码)以SRPNV指令去永久性更改下Flash里的Dummy Cycle再用作i.MXRT启动,还是i.MXRT每次启动时直接借助FDCB启动头里的设置用SRPV指令临时地更改Flash的Dummy Cycle?从灵活性角度,痞子衡推荐第二种方式,那么在FDCB里应该怎么做?痞子衡直接给答案:
说到BootROM对FDCB的处理,大家有必要先回顾下痞子衡写过的一篇旧文 《深入i.MXRT1050系列ROM中串行NOR Flash启动初始化流程》,文章虽然是针对i.MXRT1050写的,但基本流程也差不多适用i.MXRT1170,在文中的 2.6 小节第二次初始化里,我们在上面FDCB里的关于Flash寄存器的额外配置操作才会被处理,代码大致如下:
至此,Flash工作频率与Dummy Cycle的联系痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~
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衡杰(痞子衡),目前就职于恩智浦MCU系统部门,担任嵌入式系统应用工程师。
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