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FlexSPI 传输结构体解析

news 2025/9/12 8:44:28

本文整理自22. FlexSPI—读写外部SPI NorFlash — [野火]i.MX RT库开发实战指南——基于i.MXRT1052 文档

用作个人学习和分享

一、FlexSPI 传输结构体（flexspi_transfer_t）

传输结构体用于描述单次 FlexSPI 数据传输的具体参数，本质是将硬件寄存器配置（如 IPCR0/IPCR1、TX/RX FIFO）封装为软件友好的结构体，配合FLEXSPI_TransferBlocking（阻塞）或FLEXSPI_TransferNonBlocking（非阻塞）函数即可触发传输。其核心作用是 “告诉 FlexSPI：用哪个端口、执行哪个 LUT 指令、传输多少数据、数据存在哪里”。

1. 结构体定义与成员总览

typedef struct _flexspi_transfer {uint32_t deviceAddress;         /*!< 目标设备内部地址 */flexspi_port_t port;            /*!< 操作的FlexSPI端口 */flexspi_command_type_t cmdType; /*!< 传输命令类型 */uint8_t seqIndex;               /*!< LUT中指令序列的ID */uint8_t SeqNumber;              /*!< 要执行的LUT序列数量 */uint32_t *data;                 /*!< 数据缓冲区指针（发送/接收） */size_t dataSize;                /*!< 传输数据的字节数 */
} flexspi_transfer_t;

2. 关键成员

成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
deviceAddressIPCR0 寄存器 [SFAR] 位目标设备（如 FLASH）的内部地址，仅用于需要地址的操作（如读 FLASH 的 0x1000 地址）。
示例：读 FLASH 地址 0x1000 时，赋值为0x1000；无地址的命令（如复位）赋值为0。
port-（端口选择控制逻辑）指定操作的 FlexSPI 物理端口，枚举类型flexspi_port_t取值如下：
- kFLEXSPI_PortA1/A2：A 组端口 1/2
- kFLEXSPI_PortB1/B2：B 组端口 1/2
注意：需与外部设备（如 FLASH）实际连接的端口一致。
cmdType-（命令类型识别逻辑）定义传输的命令类型，决定data缓冲区是否有效，枚举类型flexspi_command_type_t取值：
- kFLEXSPI_Command：纯命令（无数据），忽略data（如 FLASH 复位）；
- kFLEXSPI_Config：配置设备模式（如设置 FLASH 时序），data长度由 LUT 定义；
- kFLEXSPI_Read：读操作，仅data作为接收缓冲区有效；
- kFLEXSPI_Write：写操作，仅data作为发送缓冲区有效。
seqIndexIPCR1 寄存器 [ISEQID] 位LUT（查找表）中指令序列的 ID。FlexSPI 通过该值在 LUT 中找到对应的指令（如 “读 FLASH” 序列）。
示例：若 LUT 中索引 0 定义 “读 ID” 序列，seqIndex赋值为0。
SeqNumberIPCR1 寄存器 [ISEQNUM] 位要执行的 LUT 指令序列数量。多数场景下为1（执行 1 个序列）；若需连续执行多个序列（如 “写使能 + 写数据”），需赋值为对应数量（需提前在 LUT 中定义连续序列）。
dataTX FIFO（发送）/RX FIFO（接收）数据缓冲区指针：
- 写操作：指向要发送的数据数组（数据最终写入 TX FIFO 寄存器）；
- 读操作：指向接收数据的数组（数据从 RX FIFO 读取后存入）；
- 纯命令 / 配置操作：可设为NULL。
注意：缓冲区需为 32 位对齐（FlexSPI FIFO 为 32 位宽度）。
dataSizeIPCR1 寄存器 [IDATSZ] 位传输数据的字节数，16 位寄存器限制（最大 65535 字节）。
示例：读 256 字节数据时，赋值为256；无数据传输时赋值为0。

3. 典型使用示例（读 FLASH 数据）

// 1. 定义数据缓冲区（32位对齐）
uint32_t rxBuffer[64] __attribute__((aligned(4))); // 接收256字节（64*4）// 2. 初始化传输结构体
flexspi_transfer_t transfer = {.deviceAddress = 0x1000,          // 读FLASH的0x1000地址.port = kFLEXSPI_PortA1,          // 设备连接A1端口.cmdType = kFLEXSPI_Read,         // 读操作.seqIndex = 1,                    // LUT中索引1为“读数据”序列.SeqNumber = 1,                   // 执行1个序列.data = rxBuffer,                 // 接收缓冲区.dataSize = sizeof(rxBuffer)      // 传输256字节
};// 3. 触发阻塞传输（FlexSPI_BASE为外设基地址）
FLEXSPI_TransferBlocking(FLEXSPI_BASE, &transfer);

二、FlexSPI 外部设备配置结构体（flexspi_device_config_t）

外部设备配置结构体用于定义FlexSPI 与外部设备（如 FLASH）的通讯时序与硬件参数，本质是将设备相关的配置寄存器（如 FLSHxxCR0/CR1/CR2、DLLACR）封装，配合FLEXSPI_SetFlashConfig函数写入硬件，确保 FlexSPI 与外部设备的时序匹配（如时钟、CS 建立时间）。

1. 结构体定义与成员总览

typedef struct _flexspi_device_config {uint32_t flexspiRootClk;          /*!< FlexSPI根时钟频率 */bool isSck2Enabled;               /*!< 是否使能SCK2时钟 */uint32_t flashSize;               /*!< FLASH容量（单位：KByte） */flexspi_cs_interval_cycle_unit_t CSIntervalUnit; /*!< CS间隔单位 */uint16_t CSInterval;              /*!< CS间隔周期数 */uint8_t CSHoldTime;               /*!< CS保持时间（根时钟周期） */uint8_t CSSetupTime;              /*!< CS建立时间（根时钟周期） */uint8_t dataValidTime;            /*!< 数据有效时间（单位：ns） */uint8_t columnspace;              /*!< 列地址宽度（单位：bit） */bool enableWordAddress;           /*!< 是否使能4字节地址 */uint8_t AWRSeqIndex;              /*!< AHB写命令的LUT序列ID */uint8_t AWRSeqNumber;             /*!< AHB写命令的序列数量 */uint8_t ARDSeqIndex;              /*!< AHB读命令的LUT序列ID */uint8_t ARDSeqNumber;             /*!< AHB读命令的序列数量 */flexspi_ahb_write_wait_unit_t AHBWriteWaitUnit; /*!< AHB写等待单位 */uint16_t AHBWriteWaitInterval;    /*!< AHB写等待周期数 */bool enableWriteMask;             /*!< 是否使能DQS作为写掩码 */
} flexspi_device_config_t;

2. 关键成员详解（按功能分类）

（1）基础时钟与设备容量配置
成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
flexspiRootClk-（库函数计算用）FlexSPI 根时钟频率（如 120MHz），不用于设置时钟，仅供库函数计算时序参数（如 CS 建立时间）。
需与实际配置的 FlexSPI 根时钟一致（从 PLL 或外设时钟树获取）。
isSck2Enabled-（SCK2 控制逻辑）是否使能 SCK2 时钟。RT1052 无 SCK2 引脚，固定赋值为false；其他支持 SCK2 的 MCU 按需配置。
flashSizeFLSHxxCR0 [FLSHSZ] 位外部 FLASH 的容量（单位：KByte），单个设备最大 4GB，总容量不超过 4GB。
示例：16MB FLASH 赋值为16*1024 = 16384。
（2）CS 信号线时序配置

CS（片选）信号线的时序直接影响设备通讯稳定性，需严格遵循外部设备（如 FLASH）的数据手册。

成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
CSIntervalUnitFLSHxxCR1[CSINTERVALUNIT]CS 间隔的时间单位，枚举类型flexspi_cs_interval_cycle_unit_t取值：
- kFLEXSPI_CsIntervalUnit1SckCycle：1 个 SCK 周期
- kFLEXSPI_CsIntervalUnit256SckCycle：256 个 SCK 周期
CSIntervalFLSHxxCR1[CSINTERVAL]CS 线 “无效→有效” 或 “有效→无效” 的最小间隔周期数，单位由CSIntervalUnit定义。
示例：FLASH 要求 CS 间隔≥100ns，若 SCK=100MHz（10ns / 周期），则CSIntervalUnit=1SckCycle，CSInterval=10。
CSHoldTimeFLSHxxCR1 [TCSH] 位CS 线 “有效→无效” 的保持时间，单位为 FlexSPI 根时钟周期。
示例：根时钟 = 120MHz（~8.3ns / 周期），FLASH 要求 CS 保持≥10ns，赋值为2（2*8.3=16.6ns）。
CSSetupTimeFLSHxxCR1 [TCSS] 位CS 线 “无效→有效” 的建立时间，单位为 FlexSPI 根时钟周期。
配置逻辑同CSHoldTime，需满足设备手册的最小建立时间要求。
（3）数据时序与地址配置
成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
dataValidTimeDLLACR/DLLBCR 寄存器数据有效时间（单位：ns），用于校准 FlexSPI 的数据采样时序，确保数据稳定采样。
需根据外部设备的 “数据输出延迟” 配置（如 FLASH 数据延迟 5ns，赋值为5）。
columnspaceFLSHxxCR1 [CAS] 位列地址宽度（单位：bit），仅用于 “行 + 列” 地址架构的 FLASH（如某些 NAND FLASH）。
无列地址的 FLASH（如多数 NOR FLASH）赋值为0。
enableWordAddressFLSHxxCR1 [WA] 位是否使能4 字节地址（32 位寻址）。若 FLASH 容量超过 16MB（需 32 位地址），赋值为true；否则为false。
（4）AHB 命令配置（直接访问 FLASH 映射地址）

AHB 命令允许通过 “访问 MCU 内部映射地址” 直接读写 FLASH（无需传输结构体），需配置 AHB 命令对应的 LUT 序列与等待时间。

成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
AWRSeqIndexFLSHxxCR2 [AWRSEQID] 位AHB 写命令（如*(uint32_t*)0x60000000 = 0x1234）对应的 LUT 序列 ID。
AWRSeqNumberFLSHxxCR2 [AWRSEQNUM] 位AHB 写命令执行的 LUT 序列数量（通常为1）。
ARDSeqIndexFLSHxxCR2 [ARDSEQID] 位AHB 读命令（如uint32_t val = *(uint32_t*)0x60000000）对应的 LUT 序列 ID。
ARDSeqNumberFLSHxxCR2 [ARDSEQNUM] 位AHB 读命令执行的 LUT 序列数量（通常为1）。
AHBWriteWaitUnitFLSHxxCR2 [AWRWAITUNIT] 位AHB 写等待的时间单位，枚举类型flexspi_ahb_write_wait_unit_t取值（如kFLEXSPI_AhbWriteWaitUnit8AhbCycle表示 8 个 AHB 周期）。
AHBWriteWaitIntervalFLSHxxCR2 [AWRWAIT] 位AHB 写等待的周期数，总等待时间 = AHBWriteWaitInterval * AHBWriteWaitUnit。
用于 FLASH 写操作后的等待（FLASH 需时间完成内部编程），需根据设备手册配置（如等待 1ms，AHB=240MHz 时，计算对应周期数）。
（5）其他配置
成员名硬件寄存器映射核心功能与使用说明
enableWriteMaskFLSHCR4 寄存器是否使能 DQS 引脚作为写掩码，仅用于 16 位数据宽度的设备（如某些 16 位 FLASH），用于地址对齐。
8 位设备赋值为false。

3. 典型使用示例（配置 16MB NOR FLASH）

// 1. 初始化外部设备配置结构体
flexspi_device_config_t deviceConfig = {.flexspiRootClk = 120000000U,    // FlexSPI根时钟120MHz.isSck2Enabled = false,          // RT1052不使能SCK2.flashSize = 16 * 1024U,         // 16MB FLASH（16*1024 KByte）.CSIntervalUnit = kFLEXSPI_CsIntervalUnit1SckCycle, // CS间隔单位：1个SCK周期.CSInterval = 10U,               // CS间隔10个SCK周期（SCK=100MHz时100ns）.CSHoldTime = 2U,                // CS保持时间2个根时钟周期（~16.6ns）.CSSetupTime = 2U,               // CS建立时间2个根时钟周期（~16.6ns）.dataValidTime = 5U,             // 数据有效时间5ns.columnspace = 0U,               // NOR FLASH无列地址.enableWordAddress = true,       // 16MB需4字节地址.AWRSeqIndex = 2U,               // AHB写对应LUT序列2.AWRSeqNumber = 1U,              // 执行1个序列.ARDSeqIndex = 3U,               // AHB读对应LUT序列3.ARDSeqNumber = 1U,              // 执行1个序列.AHBWriteWaitUnit = kFLEXSPI_AhbWriteWaitUnit8AhbCycle, // AHB写等待单位：8个AHB周期.AHBWriteWaitInterval = 30000U,  // 总等待时间：30000*8 = 240000 AHB周期（AHB=240MHz时1ms）.enableWriteMask = false         // 8位FLASH不使能写掩码
};// 2. 应用配置到A1端口（FLASH连接A1端口）
FLEXSPI_SetFlashConfig(FLEXSPI_BASE, &deviceConfig, kFLEXSPI_PortA1);

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