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（文中代碼下載地址：https://github.com/haidongqing/qspi-readid）
STM32F746G-DISCO開發(fā)板上，通過QaudSPI接口連接了一片MICRON公司的NOR FLASH，型號為?N25Q128A13EF840E 。這里涉及了2個方面的技術(shù)問題：
1）Qaud SPI 總線接口；
2）ST MCU如何通過Qaud SPI 接口讀寫NOR FLASH。
先來看看什么是Qaud SPI，它是SPI的“升級版”，也有簡寫成QSPI的，稱為四線SPI，可以理解為在傳統(tǒng)的SPI總線上，擴充了4條“雙向”數(shù)據(jù)線。這樣，Qaud SPI就有6根線：片選信號CS、時鐘CLK、數(shù)據(jù)線D0-D3（SPI是4根線：CS、CLK、MISO、MOSI）。功能的增強一定帶來新的復(fù)雜性，QSPI也不例外 ---- 相比較SPI而言，QSPI不再是只按照CLK的時鐘時序讀或?qū)憯?shù)據(jù)那么簡單了，而是需要先發(fā)送“命令”才能讀寫數(shù)據(jù)。所以，QSPI總線的驅(qū)動、編程要復(fù)雜一些。
為了簡化QSPI的編程、使用，STM32系列MCU在內(nèi)部增加了一個QSPI控制器，通過一些相關(guān)的寄存器控制對QSPI的操作。總體而言，QSPI有3種工作模式：單線（Single，或Extended）、雙線（Daul）和四線（Qaud），其中四線SPI最常用（顯然，這種模式下數(shù)據(jù)吞吐率最大、效率最高），這也是我們下面要討論的重點。
上圖是STM32F746用戶手冊中QaudSPI功能框圖（單BANK的情形，746也支持雙BANK模式，此處不作討論），可見MCU與FLASH之間就是6根信號線。
既然我們關(guān)心的是如果讀寫FLASH，就得先看看FLASH這個外部器件對讀寫數(shù)據(jù)有哪些要求（時序，讀寫命令等）。
首先，F(xiàn)LASH在進(jìn)入“常規(guī)工作”狀態(tài)之前，需要先進(jìn)行“配置”，即參數(shù)初始化，比如QSPI總線模式、讀數(shù)據(jù)延遲周期等。N25Q內(nèi)部有2種類型的配置寄存器：Nonvolatile Configuration Register 和?Volatile Configuration Register，前者是非易失的，后者是易失的。讀配置寄存器有相應(yīng)的命令：
這是很簡單的讀取命令，MCU通過QSPI總線發(fā)送一個命令字 B5 ，F(xiàn)LASH接收到之后，在數(shù)據(jù)線上送出配置寄存器中的內(nèi)容。寫配置寄存器如下：
發(fā)送2個字節(jié)：命令字 B1 + 一字節(jié)配置內(nèi)容，總共16 bit。讀寫配置寄存器的時序圖比較簡單，但這個是基礎(chǔ)，讀懂了圖二、圖四的時序圖，就能讀懂下面稍復(fù)雜一些的時序圖。
第二，讀出數(shù)據(jù)的具體操作。最簡單的，是先讀出FLASH的ID。任何一個廠家的FLASH器件，內(nèi)部都有一個device id，以及一些擴展信息，說明這個FLASH的生產(chǎn)商、芯片容量等基礎(chǔ)參數(shù)。
測試時，使用了READ ID（9E） 命令，它只能用于Extended模式。注意上圖的 Notes 2 ：
表明此命令不需要地址，讀延遲周期（Dummy clock cycles）為0，即不需要。請注意?Dummy clock cycles 這個參數(shù)，這是個非常重要的參數(shù)，在讀取FLAHS數(shù)據(jù)時，從發(fā)出讀命令，到FLASH將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)線，是需要一定時間的，這個時間就是?Dummy clock cycles，后面講到對FLASH讀數(shù)據(jù)時還會重點提到。正確讀出ID的結(jié)果會是這樣的：
讀ID ，得到的數(shù)據(jù)（前3個）是：20h，BAh，18h。
（注：JEDEC，Joint Electron Device Engineering Council，JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會，EIA的分支，F(xiàn)LASH廠家的ID應(yīng)該是由這個標(biāo)準(zhǔn)化組織分配的）
好了，我們就只先做最簡單的一步：如何讀出FLAHS的ID。MCU這一端的工作，主要是使用CubeMX正確配置QaudSPI，并編寫代碼訪問FLASH。先看看STM32F746G-DISCO 開發(fā)板的原理圖、確定QSPI用到的pin：
運行STM32Cube，選擇STM32F746NG芯片，配置RCC、SYS和時鐘：
最后是主角：QaudSPI：
上圖中，
1、選擇QSPI的四線模式。
2、FLASH的時鐘頻率，選擇對HCLK 2分頻，就是 216/(1+1) = 108 MHz，正好是N25Q芯片的最高可用頻率（見；N25Q數(shù)據(jù)手冊）。---- 之前這個參數(shù)設(shè)置成了2，是錯誤的，感謝網(wǎng)友 “海鴉” 的提醒??！
3、QSPI針對讀寫數(shù)據(jù)設(shè)計了FIFO緩沖區(qū)，這是緩沖區(qū)長度。
4、選擇延遲半個時鐘采樣周期、利于適應(yīng)FLASH的可能延遲，見圖十五。
5、N25Q容量是128Mbit，即16MByte，那么按字節(jié)尋址的話有16M個地址，16M = 2的24次方，所以填寫24。
6、連續(xù)2個命令之間需要的延遲間隔時間（時鐘周期）。QSPI每次向FLASH發(fā)送命令，片選信號CS都有一個拉低、再拉高的過程，2個命令之間CS保持高電平（無效狀態(tài)），這個高電平保持多久，稱為 Chip Select High Time（見圖十六）。N25Q要求這個時間最小是50ns（見圖十七），F(xiàn)LASH時鐘是108MHz，50ns/(1/108MHz) = 5.4，即最小需要5.4個時鐘周期，所以這里選擇了6。
7、Clock Mode，空閑時CLK的電平狀態(tài)，似無大礙，這里選了low（模式0；如果high，是模式3）。
QaudSPI的配置還沒完事，還需要檢查GPIO的復(fù)用功能是否配置正確（這是有血的教訓(xùn)的，見這里）。CubeMX默認(rèn)的QSPI管腳配置是：
需要按下圖重新分配pin：
生成KEIL代碼。main.c中，函數(shù)?MX_QUADSPI_Init() 是CubeMX生成的QSPI的初始化函數(shù)。
先定義一個常數(shù)數(shù)組，包含了N25Q的ID信息：
const uint8_t bN25Q_ID[BUFFERSIZE] = {0x20, 0xBA, 0x18}; ? ? ? ? ? ? ? //Manufacturer ID, Memory Type, Memory Capacity
然后讀FLASH：
sCommand 是 QSPI_CommandTypeDef 類型的結(jié)構(gòu)體，負(fù)責(zé)配置命令模式、命令字、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)長度等關(guān)鍵信息，然后調(diào)用?HAL_QSPI_Command() 發(fā)送命令。在 ?HAL_QSPI_Command() 內(nèi)部又調(diào)用了 QSPI_Config()，通過寫QSPI相關(guān)的一些寄存器最終實現(xiàn)發(fā)送命令的操作。在調(diào)用 QSPI_Config() 時，使用了一個重要的參數(shù)：QSPI_FUNCTIONAL_MODE_INDIRECT_WRITE，它約定了QSPI在此次與FLASH的會話中，使用的是QSPI的“間接操作模式”（QSPI有三種操作模式，詳情將在下一講中介紹，預(yù)留鏈接）。
讀出ID結(jié)果如下：
讀出的數(shù)值確實是?20h，BAh，18h；開發(fā)板背面的LED慢閃，表明讀取ID正確（如果出錯，LED將快閃）。
本例的代碼下載地址：https://github.com/haidongqing/qspi-readid。
下一節(jié)將介紹QSPI的三種操作模式、并實現(xiàn)讀FLASH數(shù)據(jù)：《STM32硬件基礎(chǔ)--QaudSPI總線讀寫片外FLASH（二）》。
補充：關(guān)于QaudSPI的時鐘頻率
分頻系數(shù)數(shù)值+1，是真正的分頻倍數(shù)。為了2分頻，應(yīng)該將 PRESCALER 參數(shù)設(shè)置為1；如果設(shè)置為2，就是3分頻了，QaudSPI時鐘頻率更低了，程序仍能正常執(zhí)行，只不過讀寫速率降低了、效率低了。經(jīng)測試，如果將 PRESCALER 參數(shù)設(shè)置為0，QaudSPI時鐘頻率==HCLK 了，超出了最大頻率范圍，讀出的ID是錯誤的。
