1 Zynq Qspi控制器

Zynq Qspi控制器支持三種模式：I/O模式、線性地址模式和傳統SPI模式，其中線性地址模式雙片選支持最大的線性地址空間為32MB，可通過PS DMA讀取。

1.1 線性地址模式

線性地址模式只可從Qspi Flash中讀數。在配置QSPI BOOT時，BOOT ROM工作在線性地址模式，且訪問時鐘為ARM接入的晶振時鐘，因此在選用晶振時頻率不能大于Flash的最高訪問時鐘頻率。

線性地址模式下IO可以配置為單片選4bit接口、雙片選8bit并行接口和雙片選stacked 接口，單片器件時必須接到QSPI0上。單片QSPI Flash線性地址映射空間為0xFC00_0000~0xFCFF_FFFF，若采用兩片，必須是同一生產廠家，保證協議相同，在配置為雙片選8bit并行接口時，兩片Flash必須要是同樣容量同一廠家器件，保證訪問完全同步，尋址空間為0xFC00_0000~0xFDFF_FFFF。

配置為雙片選stacked 接口時，容量可以不同，但必須是相同協議的器件。但第一片器件建議使用128Mb器件，這樣不會存在地址空區。線性地址模式的讀操作極為簡單，在確保TxFIFO和RxFIFO為空的情況下設置qspi.Config_reg［Man_start_en］和qspi.Config_reg［PCS］為0，qspi.LQSPI_CFG.［LQ_MODE］為1即可。

1.2 IO模式

在IO模式下，訪問QSPI Flash的命令、地址和數據都根據SPI Flash數據手冊的規定由用戶軟件組織寫到FIFO中，控制器負責將其串行化后從總線發出。在IO模式下，可選擇自動和手動兩種操作模式，手動模式下又有自動片選和手動片選兩種模式。自動模式由發數據轉為收數據時存在一定局限，因此在實際使用中多為手動模式。

QSPI控制器提供了四個可將數據寫到FIFO的TXD寄存器，如下表1所示。

表1 TXD寄存器

這樣就提供了豐富的選擇，無論是按字寫、按字節、按雙字節三字節都可以，但需要注意的是在不同寄存器間切換時需要等待FIFO已經為空狀態。TxFIFO和RxFIFO使用同一個門時鐘，因此對于每一個字節，包括命令和地址，每從TxFIFO取出一個字節，一個自己的數據也會寫入到RxFIFO中。

為了從SPI Flash讀數據，軟件除了寫入相關的命令、地址、模式、dummy等外，還必須向TxFIFO寫和讀數據個數等額的Dummy數據，這樣才會有控制器寫RxFIFO的時鐘。

需要特別注意的是，在IO模式下，控制器自動識別用戶指令，在控制器使能，且片選有效的情況下寫入FIFO的第一條指令被控制器認為是命令，命令總是通過數據線D0發出，命令+數據最長為4字節，也就是說在發出讀寫命令時，有效地址位總是3字節，只能訪問16MB地址空間。

控制器自動識別含義的命令如表2所示。

表2 控制器自動識別含義的命令

無論是線性地址模式還是IO模式訪問QSPI，控制器均只支持表2所示的命令并自動切換控制器工作模式。在表2所列命令之外的，控制器均默認通過D0發出和接收。

2 QSPI Flash選擇

Zynq Qspi Flash控制器并不支持所有的Qspi Flash器件，因此在選擇Qspi Flash時必須滿足：

① 支持QOR命令：BootRom默認方式；

② 支持3字節地址模式：默認最大支持16MB，超出16MB部分通過地址寄存器設置后仍可通過3字節地址模式訪問的。

不支持Qspi Flash器件見UG585 12.2.6小節的描述。

2.1 QSPI Flash操作實例

以鎂光的N25Q512 Qspi Flash為例，簡要說明要點：

N25Q512 QspiFlash支持Extended、Dual和Quad三種SPI協議模式，默認為Extended模式，默認模式即和Zynq QSPI 控制器訪問協議匹配。

N25Q512 QspiFlash共512Mb的密度，分成4個BANK，每個BANK密度為16MB，可以通過Extended Address Register或者切換到4字節地址模式來對16MB以上的空間進行訪問。因為Zynq Qspi Flash僅支持3字節地址模式，因此訪問高地址空間時，通過切換Extended Address Register來實現。通過該方式存在一定的風險，那就是BootRom只能訪問低16MB空間，為避免鏡像寫到高地址空間去，在每次用Xilinx工具燒寫Flash前一定要重新斷電重啟，使Flash的Extended AddressRegister恢復到默認狀態。

N25Q512 QspiFlash在Erase、Program和訪問內部寄存器前一定要先發出寫使能命令（06H）；Erase、Program命令發出后一定要讀FlagStatus寄存器。

N25Q512 QspiFlash，擦除可以是子頁擦除（4KB）、頁擦除（64KB）和Die擦除（32MB）。一頁大小為256B，因此每個Program命令只能寫256字節的數據。

3 作為BOOT器件的考慮

在使用Qspi Flash需要注意：

① BootROM只能訪問低16M（單SS）或低32M（雙SS），因此鏡像必須存儲下可訪問空間內；

② 單SS時，啟動器件必須掛在QSPI控制0上；

③ 雙SS并行8bit模式時BootROM的搜索步長是64KB，其模式為32KB，因此為減少搜索時間，啟動鏡像最好從地址0開始。