概述
SPIM(External SPI FLASH memory interface)最大地址段为0x08400000-0x093FFFFF(16MB),是AT32 MCU独有的一种Flash访问方式。用户可以使用自己的Flash作为AT32 MCU的外挂Flash。该方式有别于片上Bank1/Bank2,用户可根据具体需求选择是否开启。开启SPIM后可以作为Flash扩展实现如下功能:
在SPIM地址存放用户执行程序,类似于Bank1/Bank2一样执行程序。
用户程序直接访问SPIM地址,作为存储字体库,图片等存储器使用。
SPIM配置
SPIM仅允许按字(32bit)或者半字(16bit)操作,在执行读、编程、擦除SPIM前,必须首先执行初始化及解锁操作。
SPIM在AT32不同系列产品及不同封装上,可能使用的pin有所不同,具体请参考对应型号产品的RM和DS,下面以AT32F403A系列为例,描述操作步骤
初始化及解锁操作
初始化及解锁的步骤,在AT32的BSP中已经封装成库函数,用户可以直接调用
1) 使能GPIOA、GPIOB和IOMUXCRM时钟。
2) 配置对应pin PA8、PA11、PA12、PB1、PB6、PB7为推挽复用输出模式。
4) 设置FLASH_SELECT寄存器选择配置SPIM Flash的类型。
5) 使用KEY解锁SPIM:写FLASH_UNLOCK3寄存器2次,按顺序分别写0x45670123和0xCDEF89AB。
6) 检查SPIM是否解锁成功,读取FLASH_CTRL3寄存器的OPLK位,如果被清除为0,则可以开始操作SPIM。
Flash型号选择
SPIM可以配置支持不同型号的spi Flash,支持的指令集如下表,更详细描述可以看参考手册FlASH章节。
表1. SPIM支持的指令集
读操作
直接按字(32bit)或者半字(16bit)访问需要读取数据的地址段:0x08400000–0x093FFFFF
编程操作
编程操作步骤,在AT32的BSP中已经封装成库函数,用户可以直接调用
1) 打开编程操作,FLASH_CTRL3寄存器FPRGM位置1
2) 直接按字(32bit)或者半字(16bit)在需要编程的地址写入数据
3) 检查是否写入完成读取FLASH_STS3寄存器的OBF位是否清除,如果清除表示写入完成
4) 关闭编程操作,FLASH_CTRL3寄存器FPRGM位置0
5) 检查是否写入成功,读取FLASH_STS3寄存器的PRGMERR和EPPERR位,如果都为0则表示写入成功
擦除操作
SPIM擦除分为Mass Erase和Sector Erase,每个sector固定为4KB,在AT32的BSP中已经封装成库函数,用户可以直接调用
Mass Erase
1) 使能擦除,FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置1
2) 开始擦除,FLASH_CTRL3寄存器ERSTR位置1
3) 关闭擦除,FLASH_CTRL3寄存器CHPERS位置0
Sector Erase
1) 使能擦除,FLASH_CTRL3寄存器SECERS位置1
2) 选择擦除扇区地址,FLASH_ADDR3寄存器写入需要擦除扇区的地址
3) 开始擦除,FLASH_CTRL3寄存器ERSTR位置1
4) 关闭擦除,FLASH_CTRL3寄存器SECERS位置0
加密操作
因为SPIM电路裸露在MCU芯片外部,为防止存储在SPIM Flash里边的数据被外界直接读取,SPIM提供了加密功能,将原始数据通过特有算法进行加密操作后再写入Flash,AT32 MCU读取SPIM数据时会先进行解密得到原始数据,然后才使用,保证数据安全。加密算法所用的SPIM scrambled KEY为用户系统数据区的地址0x1FFFF820-0x1FFFF82F范围内数据。
当SPIM scrambled KEY值全为0xFFFFFFFF时,加密功能关闭。
当SPIM scrambled KEY值不全为0xFFFFFFFF时,加密功能开启。AT32 MCU根据FLASH_DA寄存器值作为加密范围分界,小于0x08400000+FLASH_DA地址段的数据为密文,其余范围数据仍然采用明文存储。
注意:数据写入时的加密状态必须和读取时的加密状态保持一致,否则可能导致读取的数据是乱码而无法正确使用或者运行。即写入时如果配置了SPIM scrambled KEY及FLASH_DA,那么在读取时也必须配置相同的SPIM scrambled KEY及FLASH_DA。
图1. SPIM scrambled KEY存放地址
图2. SPIM地址范围
硬件电路
因为SPIM连接在外部电路,受环境影响较大,为保证电路稳定,需尽量减少PCB布线长度。
注意:SPIM运行频率为MCU的AHB时钟频率的1/2,所以当开启SPIM时,MCU对应的运行AHB频率有最大限制值,不同型号MCU在SPIM开启时运行的最大频率值请用户参考DS的通用工作条件章节描述。
图3. 参考电路
I/O复用
要使用SPIM,需要注意跟其他外设IP的IO复用问题。
当SPIM使用的IO还有对应的其他外设使能的话,有些IO即使其他外设应用中没有用到,但也可能会占用。
例如:XMC和SPIM同时使用时,在F403A上PB7用作SPIM的IO2,但是如果配置使能了XMC,即使XMC_NADV功能没有使用,则PB7也会被XMC_NADV默认开启占用,导致SPIM工作异常。此时需手动配置IOMUX_REMAP2寄存器关闭XMC_NADV功能,调用库函数即可,如下gpio_pin_remap_config (XMC_NADV_MUX, TRUE)
图4. XMC和SPIM共用引脚
图5. 单独关闭XMC_NADV功能
demo示例
AT32的BSP中,有两个例程operate_spim和run_in_spim演示了如何使用SPIM。
用户程序访问SPIM存储区
如果通过用户程序去执行读、编程及擦除操作,只需要按照正常配置初始化及解锁后就可以实现。
BSP中examplesflashoperate_spim执行了SPIM的初始化、擦除、编程和读取流程,并通过LED显示执行结果。
下载用户程序到SPIM或者用户程序在SPIM执行
如果用户程序通过keil下载到SPIM中,或者想程序直接在SPIM执行,需要执行一些额外的操作。
附件工程run_in_spim通过LED的闪烁,简单的演示了代码如何在SPIM上运行。
1) Options-Debug-Settings-Flash Download中选择添加外挂flash类型。
图6. 配置SPIM Flash类型
2) Options-Target中添加SPIM起始地址和容量大小,但不勾选。Demo中将SPIM定义在IROM2位置,用于存储C文件
注意:如果勾选则KEIL在编译时可能会将其余不需要运行在SPIM的函数编译到SPIM地址段。
图7. 配置SPIM起始地址和容量
3) Project中选择需要运行在SPIM对应位置的C文件,鼠标右键选Options进入将Memory Assignment的code地址改为对应地址段。
注意:如果工程中函数还有更多指定地址分段编译的需求,可以继续添加到对应 ROM1/2/3 等,也可以手动修改sct文件
图8. 配置需运行在SPIM第一部分代码
4) 编译时勾选自动生成sct文件的选项,编译完成后浏览sct文件可以发现需要运行在SPIM区域的函数已被正确编译到该区域。
图9 勾选自动生成sct文件
图10 自动生成的sct文件
注意:整个代码的启动必须从bank1开始,须保证SPIM flash的初始化代码在程序执行到SPIM前运行。
审核编辑:汤梓红
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原文标题:AT32讲堂021 | 如何使用AT32 MCU的SPIM作为外部存储器的扩展功能
文章出处:【微信号:AT32 MCU 雅特力科技,微信公众号:AT32 MCU 雅特力科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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